华东理工大学在促进细胞黏附新材料领域取得突破

近日，华东理工大学材料科学与工程学院刘润辉教授课题组通过模拟天然细胞黏附多肽，发现了具有促细胞黏附功能的β-氨基酸聚合物材料，并解析了相关机理。该成果以“Dual mechanism β-amino acid polymerspromoting cell adhesion”（β-氨基酸聚合物通过双重机理促细胞黏附）为题发表在国际权威学术期刊《自然—通讯》（Nature Communications?2021, 12, 562.）上。

医用生物材料是我国高速发展的重要产业和国家的重大战略需求之一。为了赋予植入材料良好的生物活性，目前主要通过对材料表面进行活性功能修饰，利用细胞黏附蛋白/多肽来实现材料对细胞的调控。但是，天然蛋白/多肽在生物体内容易降解，且价格昂贵，难以大量制备，极大地限制了其实际应用。因此，针对天然蛋白/多肽的不足，设计和发现新的细胞黏附材料在组织修复领域具有重要意义。

刘润辉教授课题组通过结合RGD和KRSR两类细胞黏附多肽的结构特征，设计合成了一系列体内稳定性好、结构可调、容易制备的β-氨基酸聚合物，并利用前期本课题组构建的低背景噪音和高效功能分子筛选技术（J. Am. Chem. Soc. 2019, 141,16772?16780）实现高通量筛选，发现了具有优异骨细胞黏附功能的聚合物，并在动物实验中展示了的优于商品化骨修复材料的效果。这一工作为设计新的细胞黏附功能材料提供了思路，发现的优选材料有望广泛应用于骨修复领域。
材料科学与工程学院博士研究生陈琦是该成果的第一作者，刘润辉教授为通讯作者。该成果得到了国家自然科学基金委、科技部等基金的资助。陈琦同学得到华东理工大学“张江树优博重点培育计划”的资助。
来源：华东理工大学
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#点亮真知计划#
#历史上的今日#1966年中国宣布在世界上第一次人工合成结晶牛胰岛素
结晶牛胰岛素是牛的胰岛素结晶。牛胰岛素是牛胰脏中胰岛β-细胞所分泌的一种调节糖代谢的蛋白质激素。其一级结构1955年由英国桑格首先确定牛胰岛素中氨基酸的组成和排列顺序。
胰岛素是一种蛋白质分子，它含有2条多肽链，α链含有21个氨基酸，β链含有30个氨基酸，2条多肽链间由2个二硫键（二硫键是由两个-SH连接而成的）连接，在α链上也形成1个二硫键。
1948年，英国生物化学家桑格就选择了一种分子量小，但具有蛋白质全部结构特征的牛胰岛素作为实验的典型材料进行研究。于1952年搞清了牛胰岛素的G链和P链上所有氨基酸的排列次序以及这两个链的结合方式。次年，他宣布破译出由17种51个氨基酸组成的两条多肽链牛胰岛素的全部结构。这是人类第一次搞清一种重要蛋白质分子的全部结构。桑格也因此荣获1958年诺贝尔化学奖。
从1958年开始，中国科学院上海生物化学研究所、中国科学院上海有机化学研究所和北京大学化学系三个单位联合，以王应睐为首，由龚岳亭、邹承鲁、杜雨苍、季爱雪、邢其毅、汪猷、徐杰诚等人共同组成一个协作组，在前人对胰岛素结构和肽链合成方法研究的基础上，开始探索用化学方法合成胰岛素。经过周密研究，他们确立了合成牛胰岛素的程序。
合成工作是分三步完成的：
第一步，先把天然胰岛素拆成两条链，再把它们重新合成为胰岛素，并于1959年突破了这一难题，重新合成的胰岛素是同原来活力相同、形状一样的结晶。
第二步，在合成了胰岛素的两条链后，用人工合成的B链同天然的A链相连接。这种牛胰岛素的半合成在1964年获得成功。
第三步，把经过考验的半合成的A链与B链相结合。在1965年9月17日完成了结晶牛胰岛素的全合成。经过严格鉴定，它的结构、生物活力、物理化学性质、结晶形状都和天然的牛胰岛素完全一样。
这是世界上第一个人工合成的蛋白质。这项成果获1982年中国自然科学一等奖。王应睐因此被著名英国学者李约瑟（Joseph Needham，1900-1995）誉为“中国生物化学的奠基人之一”。