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真菌疏水蛋白是由高等丝状真菌产生的一类约10 kDa大小的蛋白质。这类小分子蛋白拥有很高的表面活性,能够在亲疏水性物质表面自组装形成稳定的纳米级蛋白膜,是一种新型生物活性材料,具有很高的研究和应用价值。尽管人们对真菌疏水蛋白的性质、功能和应用进行了深入研究,但这些研究中涉及到真菌疏水蛋白融合蛋白的内容还很少。融合蛋白技术可以使一种蛋白同时具备两种甚至多种生物学功能,在医药和基因工程研究中前景广阔。本文以Ⅰ型真菌疏水蛋白HGFI及其衍生的融合蛋白为材料,以真菌疏水蛋白的应用为出发点,对真菌疏水蛋白融合蛋白的性质和功能进行了检测,对他们的修饰活性和应用进行了深入研究。 本文第二章主要对真菌疏水蛋白HGFI的发泡能力进行了研究。通过对HGFI、HFBI和Na-Cas发泡能力的比较发现HGFI具有与HFBI相同的发泡能力且二者发泡能力远强于等浓度的常用发泡剂Na-Cas。尽管实验发现HGFI维持气泡稳定性的能力没有HFBI强,但来源于食用菌灰树花的HGFI比来源于致病菌瑞氏木霉的HFBI被认为更加安全,因此HGFI可作为一种短效食品发泡剂应用在诸如啤酒、香槟、奶昔等不需要长时间维持泡沫稳定性的饮料或食品中。HGFI和HFBI自组装膜在硅化玻璃表面上的稳定性研究证实了Ⅰ型真菌疏水蛋白自组装膜比Ⅱ型真菌疏水蛋白自组装膜更加稳定这一特点,后面章节主要围绕HGFI融合蛋白在材料上的修饰功能进行研究。 本文第三章利用蛋白融合技术将能够特异性黏附血管内皮化细胞的功能小肽CAG与HGFI进行融合,通过同源重组实现了融合蛋白CAG-HGFI在毕赤酵母体内的分泌表达。蛋白发酵液经中空纤维超滤和高效液相实现了CAG-HGFI的纯化。融合蛋白自组装活性检测结果显示CAG-HGFI自组装能力和材料表面修饰能力与HGFI没有明显差异。细胞粘附实验检测结果显示人造血管材料PCL支架经CAG-HGFI修饰后,其黏附内皮化细胞的数目显著增多,黏附细胞特性表现出特异性,说明蛋白融合并没有影响小肽的生物学功能。本研究通过功能性小肽和真菌疏水蛋白HGFI的融合增加了真菌疏水蛋白的其他生物学功能,拓展了真菌疏水蛋白HGFI的应用空间。 为进一步开发HGFI融合蛋白在生物材料组织工程方面的应用,本文第四章将生物活性大分子VEGF与HGFI进行了融合。融合蛋白VEGF-HGFI纯化后对其性质、功能和生物活性进行了鉴定。材料修饰实验结果显示VEGF-HGFI能够有效地吸附到PCL支架表面从而改变PCL支架表面的疏水性,体外稳定性实验结果显示VEGF-HGFI能牢固吸附在PCL纤维丝表面稳定存在1周以上。VEGF-HGFI的材料改性研究还发现VEGF-HGFI没有明显改变PCL支架纤维丝直径、孔径、断裂伸长率等物理参数,不影响PCL支架的使用。体内外生物学研究表明VEGF-HGFI加速了HUVECs细胞的生长,激活了小鼠体内的VEGFR2信号通路,显著提高了大鼠内皮细胞的增殖和迁移,达到了材料界面改性和快速血管化的目的。融合蛋白VEGF-HGFI修饰PCL支架是一种新的简单有效的支架修饰方法,该方法能显著改善PCL支架表面的亲水性,有效提高支架内部的细胞化和血管化,为血管再生医学带来了福音。 本文第五章将GFP和RFP两种荧光蛋白与HGFI进行融合,通过可视化蛋白标记达到示踪的目的。融合蛋白GFP-HGFI和RFP-HGFI经毕赤酵母异源表达后,利用超滤、亲和层析、凝胶过滤等方式进行蛋白纯化。融合蛋白接触角(WCA)、XPS和显微观测等结果表明两种可视化融合蛋白仍能在其修饰物质表面自组装成膜,改变修饰物质表面的吸湿性。酵母体内荧光观测结果表明荧光蛋白融合后仍有明亮荧光产生,说明通过这种方式进行融合的融合蛋白荧光活性并没有手段显著影响。体外修饰和分散实验证实融合蛋白在材料修饰和分散上仍具有作用,这为今后其他生物活性因子融合HGFI提供了依据。 综上所述,本论文以真菌疏水蛋白HGFI的应用为出发点,围绕真菌疏水蛋白融合蛋白的性质、修饰功能及应用展开研究,重点就融合蛋白VEGF-HGFI在再生医学应用方面展开深入研究,最后通过荧光蛋白与HGFI相融合建立起基于HGFI的融合蛋白表达纯化体系,实现真菌疏水蛋白可视化,为HGFI融合蛋白的理论和应用研究奠定了基础。