角蛋白是一種纖維結(jié)構(gòu)蛋白家族，其從類型可分為硬角蛋白和軟角蛋白。具體來說，硬角蛋白包括人類和動物的指甲（爪）、頭發(fā)、角、殼、（鳥）嘴等；軟角蛋白主要位于人體皮膚外層，是組成中間絲的重要成分。

人體中總體存在 54 種角蛋白，而頭發(fā)中的角蛋白數(shù)量為 17 種。人發(fā)角蛋白在加速傷口愈合方面具有重要的前景。然而，由于高度的序列同源性，很難從它們的亞型中區(qū)分特征和機(jī)制。

▲圖丨不同重組角蛋白基納米纖維的傷口愈合性能（來源：Advanced Functional Materials）

該課題組通過對人發(fā) 17 種角蛋白的重組表達(dá)，進(jìn)一步得出角蛋白復(fù)合納米纖維膜。并且，在動物水平對不同角蛋白復(fù)合膜的促創(chuàng)面修復(fù)效果進(jìn)行了深入研究。通過系統(tǒng)地研究上皮細(xì)胞的遷移在細(xì)胞水平的作用機(jī)制，17 種人發(fā)角蛋白在傷口愈合速率、表皮再生和血管生成方面具有獨特行為和優(yōu)勢。

研究人員發(fā)現(xiàn)，不同的人發(fā)角蛋白修復(fù)性能存在差異，并揭示出 17 種人發(fā)角蛋白在創(chuàng)面修復(fù)效果的規(guī)律，從而能夠快速地確定創(chuàng)面修復(fù)性能***佳的角蛋白。其中，重組角蛋白（RK）33B、RK34、RK39 和 RK84 在加速傷口閉合方面表現(xiàn)出***高的效率，RK34、RK37 和 RK81 表現(xiàn)出***強(qiáng)的血管生成性能。

通過轉(zhuǎn)錄組學(xué)分析，研究人員對促表皮細(xì)胞增殖及血管新生的作用機(jī)制進(jìn)行了深入研究，并在體內(nèi)驗證了細(xì)胞水平通路。也就是說，介導(dǎo)角蛋白能夠利用 PI3K/AKT1/mTOR 通路，增進(jìn) HaCaT 細(xì)胞增殖遷移，并利用 STAT3/HIF-1α/VEGF 途徑介導(dǎo)人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞的增殖遷移。

▲圖丨17 種人發(fā)角蛋白的調(diào)控創(chuàng)面修復(fù)功能譜，對不同觀察時間點的傷口閉合速度進(jìn)行定量分析（來源：Advanced Functional Materials）

郝石磊認(rèn)為，將 17 種人發(fā)角蛋白全部做出來是研究中***大的挑戰(zhàn)?！按饲拔覀円沧鲞^其他蛋白，包括酶、膜蛋白等。***讓人激動的是，這 17 種角蛋白都表達(dá)，我們根據(jù)這些功能***繪制出人發(fā)角蛋白調(diào)控創(chuàng)面修復(fù)功能譜?！苯?jīng)過課題組成員反復(fù)討論，在對比柱狀圖、折線圖等形式后，他們認(rèn)為“雷達(dá)圖”的表現(xiàn)效果***佳。

另一方面，該團(tuán)隊對于角蛋白自身特有的活性也進(jìn)行挖掘。在以往的研究中，國內(nèi)外課題組已對于蛋白類生物材料進(jìn)行相關(guān)研究，但是，角蛋白本身的結(jié)構(gòu)特點，包括其生理功能尚未明晰。

研究人員通過對比后發(fā)現(xiàn)，RK33B 在傷口閉合加速方面的效率***高，但血管生成性能較弱，而 RK84 具有較強(qiáng)的閉合加速和上皮化性能。此外，RK34 具有較強(qiáng)的閉合加速、血管生成和再上皮化等特性。通過建立動物模型，他們還提供了人發(fā)角蛋白 RK34、RK81 和 RK31 對糖尿病大鼠具有足夠的傷口愈合作用的證據(jù)。

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