[发明专利]一种具有生物学活性的截短的生长分化因子11及其制备方法

说明书

本发明公开了一种具有生物学活性的截短的生长分化因子11(GDF11)及其制备方法，属于生物医药技术领域。本发明所述的截短的生长分化因子11由95个氨基酸组成，其氨基酸序列如SEQ ID NO.1所示。对本发明获得的截短的生长分化因子11的生物活性进行研究，结果表明该截短的GDF11能够刺激成纤维细胞的胶原分泌，并且具有促进心肌成纤维细胞Smad2/3的磷酸化，激活心肌成纤维细胞Smad2/3通路的活性。因此，更进一步的，本发明所述的截短的生长分化因子11在治疗或预防舒张性心力衰竭、阿尔茨海默氏病等不可逆的老年性疾病中将具有广泛的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种截短后的生长分化因子11(GDF11)，还涉及通过基因工程的方法生产该生长分化因子11的方法，本发明属于生物医药技术领域。

背景技术

生长分化因子11(growth differentiation factor 11,GDF11)又称为骨形态发生蛋白11(bone morphogenetic proteins 11,BMP11)，是属于转化生长因子超家族的一种分泌性蛋白质，在早期胚胎发育中通过负性调控，参与骨骼、肾脏、胰腺、视网膜、嗅神经等组织器官的形成和分化，是胚胎正常发育不可缺少的调控因子。近年来GDF11在老年病和抗衰老的研究中取得了令人惊喜的结果。给老年小鼠注射GDF11，老年小鼠心脏的重量与胫骨长度的比值明显降低，心脏质量减轻，心肌细胞明显变小，肌浆/内质网钙ATP酶的转录水平明显升高。GDF11只对小鼠增令性心肌肥厚有逆转作用，而对压力超负荷造成的心肌肥厚没有逆转作用，说明这种逆转作用对衰老心肌是特异性的。近年研究结果还证实注射GDF11能刺激大脑新生血管的生成和神经元的生长，激活干细胞修复肌肉的损伤。这些新的研究结果提示，GDF11有可能就是人们在苦苦寻找的“长生不老”药，和“返老还童”药，有可能为舒张性心力衰竭、阿尔茨海默氏病等不可逆的老年性疾病提供新的治疗和预防方法。

GDF11的前体蛋白共由407个氨基酸组成，在第298位精氨酸羧基形成的肽键处被Furin酶水解成两个片段。其中由羧基端的109个氨基酸组成的片段即为成熟的GDF11。成熟的GDF11富含半胱氨酸，能形成3个链内的二硫键，分别由313与372位的半胱氨酸、341与404位半胱氨酸和345与406位半胱氨酸形成。二硫键是维持蛋白质三级结构的唯一的共价键，对维持蛋白质的立体结构和功能具有重要作用。除链内二硫键外，第371位的半胱氨酸还能和另一分子GDF11的371位的半胱氨酸形成链间的二硫键。

Furin蛋白酶是一种广泛参与前体蛋白切割的内切蛋白酶，其识别底物的序列为R-X-K/R-R↓，其中R为精氨酸，K为赖氨酸，X为任意氨基酸，↓为切点。GDF11前体蛋白295-298位氨基酸为RSRR，正是furin蛋白酶的切点，在最后R的羧基端切断GDF11前体蛋白，产生成熟的GDF11。纯化的Furin蛋白酶体外实验的结果证实，Furin蛋白酶也能识别并切割R-X-X-R↓序列，但切割的效率远不如切割R-X-K/R-R↓的效率高。GDF11前体蛋白的312-316位氨基酸为R-C-C-R，也是Furin酶能够识别和切割的序列。在体内该序列可被Furin蛋白酶识别并切割，使GDF11丢掉了313、314位的半胱氨酸，破坏了313与372间的二硫键，有可能会因此改变GDF11的立体结构和活性(图1)。

鉴于此，利用基因工程的手段获得成熟的GDF11蛋白，对于心力衰竭、阿尔茨海默氏病等不可逆的老年性疾病的预防和治疗具有重要的意义。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种截短的生长分化因子11(GDF11)蛋白以及编码该蛋白的核苷酸序列。

本发明的目的之二在于提供通过基因重组获得所述的截短的GDF11蛋白的方法。

本发明的目的之三在于提供所述的截短的GDF11蛋白在促进大脑新生血管的生成和神经元的生长，激活干细胞修复肌肉的损伤中的用途。

为了达到上述目的，本发明采用了以下技术手段：