具有高维持皮肤健康能力的人XVII型胶原蛋白片段的鉴定

2024年6月，a江南大学食品合成生物技术教育部工程研究中心和生物技术学院，丽湖路1800号;b江南大学未来食品科学中心;c江南大学江苏省食品合成生物技术工程研究中心;

d江南大学生物技术学院，e博美生物科技有限公司（a Engineering Research Center of Ministry of Education on Food Synthetic Biotechnology and School of Biotechnology, Jiangnan University, 1800 Lihu Road,b Science Center for Future Foods, Jiangnan University,c Jiangsu Province Engineering Research Center of Food Synthetic Biotechnology, Jiangnan University,d School of Biotechnology, Jiangnan University,

e Bloomage Biotechnology Corporation Limited,）Jingwen Zhou研究团队在《Synthetic and Systems Biotechnology》上发表论文：

“Identification of a human type XVII collagen fragment with high capacity for maintaining skin health”

“具有高维持皮肤健康能力的人XVII型胶原蛋白片段的鉴定”

Abstract：

Collagen XVII (COL17) is a transmembrane protein that mediates skin homeostasis. Due to expression of full length collagen was hard to achieve in microorganisms, arising the needs for selection of collagen fragments with desired functions for microbial biosynthesis. Here, COL17 fragments (27–33 amino acids) were extracted and replicated 16 times for recombinant expression in Escherichia coli. Five variants were soluble expressed, with the highest yield of 223 mg/L. The fusion tag was removed for biochemical and biophysical characterization. Circular dichroism results suggested one variant (sample-1707) with a triple-helix structure at >37 ◦C. Sample-1707 can assemble into nanofiber (width, 5.6 nm) and form hydrogel at 3 mg/mL. Sample-1707 was shown to induce blood clotting and promote osteoblast differentiation. Furthermore, sample-1707 exhibited high capacity to induce mouse hair follicle stem cells differentiation and osteoblast migration, demonstrating a high capacity to induce skin cell regeneration and promote wound healing. A strong hydrogel was prepared from a chitosan and sample-1707 complex with a swelling rate of >30 % higher than simply using chitosan. Fed-batch fermentation of sample-1707 with a 5-L bioreactor obtained a yield of 600 mg/L. These results support the large-scale production of sample-1707 as a biomaterial for use in the skin care industry.

摘要：

胶原XVII (COL17)是一种介导皮肤稳态的跨膜蛋白。由于全长胶原蛋白在微生物中难以实现表达，因此需要选择具有所需功能的胶原片段进行微生物生物合成。提取COL17片段(27-33个氨基酸)，复制16次，在大肠杆菌中进行重组表达。5个变异均可溶表达，最高产量为223 mg/L。去除融合标签进行生化和生物物理表征。圆二色性结果表明，在>37°C时具有三螺旋结构的一个变体(样品-1707)。样品-1707可以组装成纳米纤维(宽度，5.6 nm)，并在3mg /mL时形成水凝胶。样本-1707可诱导血液凝固，促进成骨细胞分化。此外，样品-1707具有诱导小鼠毛囊干细胞分化和成骨细胞迁移的高能力，具有诱导皮肤细胞再生和促进伤口愈合的高能力。壳聚糖与样品-1707复配制备了一种强水凝胶，其溶胀率比单纯使用壳聚糖高30%以上。用5-L生物反应器对样品-1707进行补料分批发酵，产率为600 mg/L。这些结果支持了样品-1707作为皮肤护理行业使用的生物材料的大规模生产。

该论文中，对L929成纤维细胞、MC-3T3细胞和小鼠毛囊干细胞HFSCs的体外培养是使用Ausbian特级胎牛血清完成的。欲了解或购买Ausbian特级胎牛血清可以联系北京缔一生物400-166-8600.

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