骨质疏松作为常见病、多发病日益受到人们重视。与破骨细胞分化成熟、功能行使密切相关的RANKL/RANK/OPG轴在骨质疏松发生发展过程中起着重要调控作用,成为人们争相研究的抗骨质疏松靶点;根据其信号传递原理设计的生物治疗药物业已上市,疗效斐然。当前研究焦点之一的OPG蛋白作为RANKL/RANK/OPG轴的伪受体,具有两大显著缺陷影响其作为治疗性蛋白的广泛应用:1.与其作用的靶蛋白RANKL结合能力不高;2.能结合另一种促进肿瘤凋亡的蛋白TRAIL并阻断其抑瘤作用。为克服OPG的上述缺陷,课题组在前期工作的基础上,设计并表达了一系列与RANKL亲和力更强或与TRAIL亲和力更差的OPG蛋白突变体,并通过表面等离子共振亲和力测定、细胞分化和细胞凋亡实验验证其功能。实验过程中,课题组首先解决了实验所必须蛋白之一的人源RANKL蛋白在大肠杆菌内表达产量过低的问题:通过降低蛋白表达温度至16℃,调整并使用稳定剂使蛋白表达时培养基pH稳定在7.5,并改进菌体裂解方式,最终将人源RANKL蛋白产量提高到5.2 mg/mL,达到优化前的12倍。接下来,通过序列比对,设计了 4种预计与TRAIL亲和力下降、3种预计与RANKL亲和力增强的OPG突变体,通过表面亲和力测定和细胞实验验证,最终获得与TRAIL亲和力明显降低的突变体D4。与野生型相比,D4与TRAIL蛋白亲和力下降了 97%,而与RANKL亲和力无明显变化。本研究是对RANKL/RANK/OPG轴相关蛋白结构与功能的一次有益探索,为下一步构建新型抗骨质疏松生物治疗药物打下基础。