一种可自组装的重组人弹性蛋白及制备方法和应用与流程

本申请属于基因工程和生物材料，尤其涉及一种可自组装的重组人弹性蛋白及制备方法和应用。

背景技术：

1、弹性蛋白是细胞外基质中一种关键的结构性蛋白，提供组织弹性和回缩力；具有极低的弹性模量、极高的延展性和优异的生物相容性，是构建柔性生物医用材料的理想原料；在维持血管壁顺应性、肺泡回缩及皮肤年轻化等方面发挥着不可替代的作用。

2、天然弹性蛋白在体内的沉积与组装是一个高度复杂的过程，在细胞外基质中的沉积需要具备功能性的弹性纤维支架，但无需活细胞参与，这提示了弹性蛋白具有独特的自组装特性。现有重组弹性蛋白多是vpgxg重复，往往难以精确复现天然弹性蛋白复杂的序列特征与高级结构，导致产物在自组装效率、以及生物稳定性上与天然蛋白存在显著差距。且天然弹性蛋白提取过程复杂，容易残留有机溶剂、抗原性杂质，且提取产物批次稳定性差，难以满足临床应用的质量控制要求。这进一步限制了弹性蛋白在高端生物医学领域的应用。

3、天然弹性蛋白由疏水结构域和交联结构域交替排列构成，其中疏水结构域负责赋予弹性蛋白熵弹性，交联结构域包含赖氨酰氧化酶识别位点，负责介导分子间共价交联形成稳定的弹性纤维网络。通过基因工程技术制备重组弹性蛋白，能够精确控制蛋白的氨基酸组成、分子量和生物学活性，避免天然提取的固有缺陷，重组的弹性蛋白是未来蛋白基生物材料的主要开发方向。现有重组弹性蛋白大多模拟天然弹性蛋白的重复疏水序列，通过温度诱导相转变形成聚集体，但是凝胶形成能力和凝胶机械强度低，交联稳定性差，在生理环境下容易发生降解溃散，无法满足组织修复工程对材料力学性能和结构稳定性的要求。部分研究通过引入化学交联剂或者光交联基团提高凝胶强度，但是外源性交联剂容易引发细胞毒性，修饰的交联基团可能改变弹性蛋白本身的生物活性，限制了其在体内的应用。

4、因此，开发一种无需外源交联剂、具备优异自组装能力和力学稳定性的重组人弹性蛋白，对于解决天然弹性蛋白体外自组装效率低及力学性能不足等技术难题，具有重要的科学意义和临床应用价值，也是推动组织工程与再生医学发展的迫切需求。

技术实现思路

1、本申请实施例提供一种可自组装的重组人弹性蛋白及制备方法和应用，以解决相关技术存在的问题，技术方案如下：

2、第一方面，本申请实施例提供了一种可自组装的重组人弹性蛋白，包括弹性蛋白疏水结构域和天然的弹性蛋白交联结构域；疏水结构域和交联结构域交替排列相连。

3、在一种实施方式中，所述弹性蛋白疏水结构域包括(vpgvg)n重复序列，其中n为5-20的整数；

4、所述交联结构域包括序列号为np_00049的原弹性蛋白a前体的p252-a271，a296-l322、v336-y383、v420-a492、i519-g554。

5、在一种实施方式中，可自组装的重组人弹性蛋白具有seq id no.1所示氨基酸序列；

6、或者，如seq id no.1所示的氨基酸序列经取代、缺失和/或添加一个或几个氨基酸，且与seq id no.1所示的氨基酸序列组成的蛋白质具有同等功能的氨基酸序列；

7、或者，与seq id no.1所示序列具有85%以上序列一致性的氨基酸序列。

8、第二方面，本申请实施例提供了编码上述的可自组装的重组人弹性蛋白的核酸，核酸的核苷酸序列如seq id no.2所示；

9、或者，如seq id no.2所示的核苷酸序列经取代、缺失和/或添加一个或几个核苷酸，且与seq id no.2所示的核苷酸序列表达具有同等功能的蛋白质的序列。

10、第三方面，本申请实施例提供了含有上述核酸的重组表达载体。

11、第四方面，本申请实施例提供了一种可自组装的重组人弹性蛋白的高产宿主菌，所述高产宿主菌包含上述的重组表达载体；优选地，所述高产宿主菌为大肠杆菌；进一步优选地，为大肠杆菌bl21（de3）。

12、第五方面，本申请实施例提供了一种制备上述可自组装的人原弹性蛋白的方法，包括以下步骤：

13、s1、将上述的核酸插入表达载体，构建重组表达质粒；

14、s2、将构建的重组表达质粒转化至大肠杆菌感受态细胞中，获得基因工程菌；

15、s3、发酵培养所述基因工程菌，并诱导其表达目的蛋白。

16、第六方面，本申请实施例提供了一种弹性蛋白凝胶材料，由上述的可自组装的重组人弹性蛋白经温度诱导自组装得到。

17、在一种实施方式中，可自组装的重组人弹性蛋白的水溶液在37-100℃保温1-8h，重组人弹性蛋白自组装为弹性蛋白凝胶材料；优选地，可自组装的重组人弹性蛋白的水溶液浓度为20-50mg/ml。

18、第七方面，本申请实施例了提供了上述的可自组装的重组人弹性蛋白、弹性蛋白凝胶材料在制备护肤品、敷料、植入剂、医疗器械、生物材料中的应用。

19、上述技术方案中的优点或有益效果至少包括：

20、本申请的可自组装的重组人弹性蛋白，包括交替排列相连的弹性蛋白疏水结构域和天然的弹性蛋白交联结构域；同时包含疏水结构域与保留完整生物活性的天然弹性蛋白交联结构域，可在生理物理条件下通过分子间相互作用自发发生自组装形成水凝胶，无需引入外源性化学交联剂，规避了化学交联剂潜在的细胞毒性风险，材料生物相容性优异。

21、本申请的重组弹性蛋白采用基因工程技术获得，其氨基酸序列精准可控，不存在天然提取工艺引入的抗原性杂质；所使用的编码基因序列经密码子优化后，重组人弹性蛋白可实现可溶性表达，表达量高，产物批次稳定性优良，满足大规模工业化生产需求。

22、本申请自组装的重组人弹性蛋白自组装获得的水凝胶结构稳定性佳，具备良好的抗生物降解性能。可应用于皮肤软组织填充、软骨修复等多个生物医用领域，能够适配不同组织的修复需求。

23、上述概述仅仅是为了说明书的目的，并不意图以任何方式进行限制。除上述描述的示意性的方面、实施方式和特征之外，通过参考附图和以下的详细描述，本申请进一步的方面、实施方式和特征将会是容易明白的。

1.一种可自组装的重组人弹性蛋白，其特征在于，包括弹性蛋白疏水结构域和天然的弹性蛋白交联结构域；疏水结构域和交联结构域交替排列相连。

2.根据权利要求1所述的可自组装的重组人弹性蛋白，其特征在于，

3.根据权利要求1所述的可自组装的重组人弹性蛋白，其特征在于，

4.编码权利要求1-3任一项所述的可自组装的重组人弹性蛋白的核酸，其特征在于，

5.一种含有权利要求4所述核酸的重组表达载体。

6.一种可自组装的重组人弹性蛋白的高产宿主菌，其特征在于，所述高产宿主菌包含权利要求5所述的重组表达载体；优选地，所述高产宿主菌为大肠杆菌；进一步优选地，为大肠杆菌bl21（de3）。

7.一种权利要求1-3任一项所述可自组装的人原弹性蛋白的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

8.一种弹性蛋白凝胶材料，其特征在于，由权利要求1-3任一项所述的可自组装的重组人弹性蛋白经温度诱导自组装得到。

9.根据权利要求8所述的一种弹性蛋白凝胶材料，其特征在于，

10.权利要求1或2所述的可自组装的重组人弹性蛋白、权利要求8或9所述的弹性蛋白凝胶材料在制备护肤品、敷料、植入剂、医疗器械、生物材料中的应用。