[发明专利]XBP1S，一种新型促进软骨修复的转录因子

说明书

技术领域

本发明专利涉及一种新型的诱导软骨细胞分化，促进软骨修复的转录因子剪接型X盒结合蛋白1(X-box binding protein 1 spliced，XBP1S)，此发明属于医药卫生领域，可以直接应用于骨外科或创伤修复等临床和基础医学领域。 

转录因子XBP1S作为环磷酸腺苷反应元件结合蛋白/激活转录因子(cyclic-AMP response element binding protein/activating transcription factor，CREB/ATF)家族的一个重要成员，结构上属于亮氨酸拉链蛋白家族。基因结构分析显示XBP1S是一个序列特异的DNA结合蛋白，具有DNA识别结构域、转录活性结构域和结合其它蛋白结构域三个功能域。XBP1S是真核细胞在内质网应激(ER Stress，ERS)状态下激活的一种转录因子，ERS介导的未折叠蛋白反应(Unfolded Protein Response，UPR)直接指导和参与ERS状态下内质网中异常蛋白质的降解和再折叠，维持内质网内环境的稳定，实现对细胞的保护。其中转录因子XBP1S介导的一条UPR信号通路inositol-requiring enzyme1(IRE1)-XBP1是决定细胞最终命运的关键通路，也是促进细胞分化的关键途径。 

我们首先在软骨细胞分化的不同时相检测了XBP1S的转录与表达，同时运用免疫组织化学技术在不同胎龄小鼠骨生长板软骨细胞内检测了XBP1S的表达，我们发现XBP1S在软骨细胞分化的增殖期和肥大期均有表达。同时，我们利用基因芯片技术，在软骨细胞中筛选出XBP1S反式激活的一系列差异表达基因。在得到的2,986个差异表达基因中(筛选标准：实验组与对照组荧光信号强弱的比值fold change 2 fold为差异表达基因)，包括1701个表达明显上调的基因；979个表达明显下调的基因。在这些XBP1S反式激活表达上调的基因中，包括诱导软骨细胞分化的骨形态发生蛋白BMP2和生长因子GEP，软骨细胞中XBP1S可以明显上调BMP2和GEP的表达，XBP1S上调BMP2和GEP表达的倍数分别是3.39和3.17；同时，我们利用realtime PCR和免疫印迹等研究方法也发现转录因子XBP1S在软骨细胞中可以明显上调BMP2和GEP的转录与表达(基金编号：No.31040019，2011年12月结题)。GEP，又名Progranulin(PGRN)，属于自分泌生长因子，分子量68.5KD，在合成之后要进行糖基化修饰，通过分泌到细胞外，与靶细胞表面特异受体结合发挥其生物学作用。我们研究结果显示BMP2可以明显上调GEP的转录和表达(见说明书附图Fig.1A)；重组GEP蛋白可以明显促进软骨细胞的分化(见说明书附图Fig.1B，1C)；而运用RNAi技术抑制GEP的表达可 以显著抑制BMP2诱导的软骨细胞分化(见说明书附图Fig.1D，1E)，因此，GEP是BMP2诱导产生的一种可以促进软骨细胞分化的生长因子，并且BMP2诱导的软骨细胞分化依赖于GEP的存在。2011年3月10日，我们在《SCIENCE》上率先公布了生长因子progranulin(PGRN)的受体，这一令人振奋的研究成果很好的解释了PGRN在软骨发育中的多项生物学功能：诱导分化、促进修复和抗炎。PGRN，又名Granulin-Epithelin Precursor(GEP)，作为骨形态发生蛋白2(Bone Morphogenetic Protein2，BMP2)的下游分子参与诱导软骨细胞的分化；而转录因子XBP1S在软骨细胞中明显上调BMP2和GEP，我们的研究结果显示XBP1S可以通过上调GEP、BMP2诱导软骨细胞分化，促进软骨的修复。这一发明可以直接应用于骨外科或创伤修复等临床和基础医学领域，有助于探索与解析软骨发育新的调控机制、为开发参与软骨生成与修复的生物制剂提供靶分子。 

背景技术

目前，临床使用的大多数药物治疗不能有效促进关节软骨缺损的愈合；自体软骨来源又非常有限，软骨移植手术也相应受到限制。因此，研发促进软骨修复的生物制剂是非常有意义的。我们在前期研究中发现转录因子XBP1S可以诱导软骨细胞的分化，促进软骨修复。正对XBP1S的这一生物学功能，同时也为了后续的进一步深入研究，我们进一步对其基因序列进行改造，在XBP1S起始密码子ATG后面增加信号肽(singal peptide)序列，以确保XBP1S的真核表达与蛋白质的分离纯化。 

相关背景技术如下：