胶原蛋白的提取、结构以及分子量测量综述.docVIP

胶原蛋白的提取、结构以及分子量测量综述 一、前言 胶原蛋白(collagen)是与各组织、器官机能有关的功能性蛋白约占人体总蛋白的三分之一,存在于细胞外间质是具有三股螺旋结构的蛋白质家族[1]。胶原是人体重要的细胞外基质成分,在细胞生物学中有重要应用价值。胶原是一个大的蛋白家族至少有15个型别，各型胶原都具有一定的分子构型和组织分布特点，其中以Ⅰ型胶原分布最广含量最多 [2]。 胶原蛋白或称胶原是按是否形成有周期性横纹的胶原原纤维collagenous fibril可将其分为原纤维胶原蛋白fibrillar or fibril-forming collagen和非原纤维收原蛋白nonfibrillar or nonfibril forming collagen两大类。目前己发现的胶原蛋白类型己不下19种原纤维胶原蛋白包括I、II、III、V、XI型胶原在体内以胶原纤维的形式存在。胶原纤维是骨骼、肌腱、骨间膜、皮肤、软骨、韧带等器官的基本结构物质使这些器官具有很高的抗张强度。胶原纤维与组织器官的生物力学特性密切相夫原纤维胶原蛋白包括I、II、III、V、和XI型胶原其余均属于非原纤维胶原蛋白。非原纤维胶原蛋白具有胶原蛋白的基本特征即三股螺旋结构但其结构、分布和功能更具有多样性、非原纤维胶原蛋白按其超分了结构可进一步分类。1.结合于胶原原纤维表面的胶原蛋白（fibril associated collagens with interrupted triple helice FACIT）包括IX XII XIV XVI X XI型胶原。2.形成网状结构的胶原蛋白，包括IV VIII X型胶原。3.形成串珠状纤维beaded filament的胶原蛋白有VI型胶原。4.形成固着原纤维anchoring fibril的胶原蛋白有VII型胶原。5.有跨膜区的胶原蛋白有XIII和XVII型胶原。6.结构尚未明确的胶原蛋白包括XV和XVIII型胶原等。胶原不仅作为组织的支持物,而且对细胞、组织乃至器官行使正常功能及伤口愈合都有重大影响。胶原作为医用生物材料比以往应用的金属、陶瓷或化学材料具有更大的优越，因此近20年来已被广泛用于临床近年来世界各国已将胶原制品广泛应用于临床修复软组织缺损覆盖烧伤创面、整形、牙周引导组织再生、口腔种植体、牙槽嵴再建及颌骨空腔修复。 二、胶原蛋白的提取 胶原多从牛皮、肌腱、鼠尾等部位提取，由于胶原是一个大的蛋白家族是细胞外间质的四大组分之一，几乎分布于所有的组织中。到目前为止已发现脊椎动物的胶原类型达十多种之多各型作用不一。胶原的异常改变涉及许多纤维化疾病。在肿瘤的发生与转移中胶原的分布和类型也发生改受。因此在提取时常将各型分别提取。目前从组织提取胶原多采用分级盐析的方法。在酸性条件下，I型和Ill型胶原沉淀的盐浓度临界点相近在中性条件下III型和IV型胶原沉淀的盐浓度临界点又很接近。因此提取时难度较大，程序复杂，需过柱纯化，而且花费时间长，易发生胶原变性。主要的提取方法分述如下：I型和II型胶原主要分布于细胞，组织之间及结缔组织间质中，属于间质胶原，在脏器纤维化病理过程中I型和II型胶原起着重要作用。I型胶原是结缔组织间质中最主要的成分。一般制品多以I型胶原为材料文献上I型胶原的提取一般采用多次超速高心的办法。李成章、樊明文[3]。从人胚骨中提取了I型胶原，用于胶原制品的制作。采用胚胎骨组织来提取胶原，一般认为骨组织仅含有I型胶原，选用骨组织作为提取原料可省去分型、过柱纯化等烦杂工序，简便经济，易获得纯度较高的I型胶原，他们的方法为将脱钙骨粉浸入0.5mol/LHAc24，48h，取上清缓慢加入研磨精细的NaCl，终浓度为4mol/L，搅拌过夜离心35 000×g，20min，下同，去上清，其沉淀物加入0.5 mol/L HAc透析溶解，离心，取上清依次加入0.lmol/LTris-HCI终浓度为0.01mol/L，5mol/LNaOH调pH至7.4，NaCl终浓度为4mol/L，搅拌过夜，离心，去上清，沉淀以4 mol/L NaCI，0.05 mol/L Tris-HCI洗一次，再加0.5mol/LHAC透析溶解，离心去沉淀，上清装入透析袋内，对NaCl溶府透析，平衡后NaCl浓度为1O离心去上清，沉淀物用0.5mol/LHAC透析去盐溶解，离心去沉淀，上清浓缩冻干以上所有液体及操作温度均为4℃。为提高抽提纯度骨粉应越细越好，脱钙必须完全，采用EDTA脱钙，可使一些非胶原蛋白，如骨连接蛋白osteonectin，随之溶去。有利于提高胶原的纯度，抽提的次数不应太少，否则纯度不够，抽提次数太多则易发生胶原变性。他们所用抽提次数为3-4次，结果表明，所提胶原具有较高纯度，可用于胶原制品