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肌球蛋白移动真核生物的肌肉,是一种微小的分子运动[1]。它通过消耗三磷酸腺苷(ATP)来产生力并进行机械工作。作为线性电动机,它可以通过活细胞内的细胞骨架的轨道样肌动蛋白丝或微管进行运动。以这种方式,亚细胞结构,以及较大的单位(例如细胞或生物)可以以定向方式移动[1,2]。使用基因工程方法,已经有可能产生向后移动的肌球蛋白纳米运动[3]。X射线结构分析和动力学研究等方法进一步阐明了具有技术兴趣的运动蛋白的有序纳米结构的自我组织。对于分子医学,了解分子线性运动和组织中稳定结构之间的结构关系也很重要。骨骼肌由伸长的纤维细胞和肌纤维沿整个长度平行排列[1]组成。肌原纤维包含纵向肉瘤,其肌动蛋白肌膜的高阶和肌球蛋白蛋白具有收缩。骨骼肌的众所周知的横向条纹是由于肌纤维在肌肉纤维中的平行排列而产生的(图1)。几种肌肉纤维沿相同方向捆绑在一起。这些由细胞外基质的结构蛋白(尤其是胶原蛋白纤维)组织。从胶原蛋白家族的大而异构的群体中,发现大部分是纤维状胶原蛋白。但是这种变化可能具有很大的潜力。由于非中心对称结构,胶原蛋白和肌球蛋白的特异性显微成像是可能的[4,5,6,7,8]。使用聚焦激光辐射的超短脉冲会导致瞬态高功率密度和二阶频率加倍(第二次谐波产生,SHG)[7,8]。通过在近红外范围内使用激发波长,第二个谐波渗透到组织中,肌肉组织可以在三个维度中无损地映射(图2)。SHG极化法可用于区分肌球蛋白和胶原蛋白,并进一步胶原蛋白纤维的方向[7,8,9]。可以通过对向后信号进行评估来获得进一步的对比信息。到目前为止,几乎没有任何方法可以调节SHG生成波长以区分肌球蛋白和胶原蛋白纤维[8,9]。但是,一些矛盾的结果要求通过评估光谱信息进行多模式研究。到目前为止,在生物样品中的第二次谐波中,尚未证明完全kleinman对称性的假设和SHG效率的单调降低。相反,最近的研究表明了一种复杂的行为,更明显地使用向后信号而不是前向信号[8,9]。
n板的给药可能会增加骨髓内网状纤维形成的发展或进展的风险。在停用N板时,这种形成可能会有所改善。在一项临床试验中,一名ITP和溶血性贫血患者在N板治疗期间与胶原蛋白产生了骨髓纤维化。一项开放标签临床试验前瞻性评估了用N板或非US认可的Romiplostim产品治疗的成年ITP患者的骨髓网状形成和胶原蛋白纤维化的变化。患者每周一次通过SC注射一次romiplostim,最多3年。基于研究入学时的队列分配,对患者在1年级(队列1),2年级(队列2)或3年级(同类群体3)中评估了患者的骨髓网状和胶原蛋白(同龄人3)。患者的骨髓网状形成和胶原蛋白纤维化。从总共169名患者参加了3名队列中,可评估132名(78%)患者的骨髓胶原蛋白纤维化,131例(78%)患者可用于骨髓网状蛋白形成。2%(2/132)的患者(均来自队列3)出现了4级发现(胶原蛋白的存在)。在一名患者中停用Romiplostim 12周后,一名患者没有可检测的骨髓胶原蛋白。在7%(9/131)的患者中报道了骨髓网状素的形成(增加大于或等于2年级或以上)或增加4级(存在胶原蛋白)。
成功翻译许多体外工程组织需要足够的血管化。本研究介绍了一种新型胶原蛋白衍生物,该衍生物含有多种识别肽,用于基于分选酶 A (SrtA) 和因子 XIII (FXIII) 的正交酶交联。SrtA 介导的交联能够在本体水凝胶中快速共同设计人类血液和淋巴微毛细血管和中尺度毛细血管。凝胶硬度的调节决定了新血管形成的程度,而血液和淋巴毛细血管的相对数量则重现了最初植入水凝胶的血液和淋巴内皮细胞的比例。生物工程毛细血管很容易形成管腔结构,并在体外和体内表现出典型的成熟标志物。次级交联酶因子 XIII 用于将 VEGF 模拟 QK 肽原位束缚到胶原蛋白上。这种方法支持在没有外源性 VEGF 的情况下形成血液和淋巴毛细血管。正交酶交联进一步用于生物工程水凝胶,其具有促血管生成和抗血管生成特性的空间定义聚合物组成。最后,基于微凝胶二次交联的大孔支架可实现独立于支持成纤维细胞的血管形成。总体而言,这项工作首次展示了使用高度通用的胶原蛋白衍生物共同设计成熟的微尺寸和中尺寸血液和淋巴毛细血管。
胶原蛋白是哺乳动物中最丰富的蛋白质,广泛表达于组织器官和肿瘤细胞外基质中。肿瘤胶原主要聚集在肿瘤基质或肿瘤血管内皮下,由于肿瘤血管的结构破碎,肿瘤胶原暴露在外。通过血管的通透性和滞留性(EPR)效应,胶原结合大分子容易与肿瘤胶原结合并在肿瘤内聚集,使得肿瘤胶原成为潜在的肿瘤特异性靶点。近年来,大量研究证实,靶向肿瘤细胞外基质(TEM)内的胶原可增强免疫治疗药物在肿瘤处的蓄积和滞留,显著提高其抗肿瘤疗效,并避免严重的不良反应。本文对已知的胶原结合结构域(CBD)或蛋白(CBP)、其作用机制及其在肿瘤靶向免疫治疗中的应用进行综述,并展望未来的发展。
摘要:DNA-胶原蛋白复合物的不同方式主要用于基因递送研究。但是,很少有研究研究这些复合物作为生物活性支架的潜力。此外,尚无研究表征由自组装DNA宏结构和胶原蛋白的相互作用形成的DNA-胶原蛋白复合物。为了进行这项研究,我们在此报告了由序列特异性,自组装的DNA宏结构和胶原蛋白I的相互作用形成的新型生物活性支架的制造。DNA和胶原的变化导致高度相互交织的纤维骨架与不同的纤维厚度的高度相互交织的摩尔比。形成的支架是生物相容性的,并作为细胞生长和增殖的软基质表示。在DNA/胶原蛋白支架上培养的细胞促进了转铁蛋白的细胞摄取增强,并且进一步研究了DNA/胶原支架诱导神经元细胞分化的潜力。与对照组相比,DNA/胶原支架促进了具有广泛神经突的前体细胞的神经元分化。这些新型的,自组装的DNA/胶原支架可以作为开发各种生物活性支架的平台,并在神经科学,药物递送,组织工程和体外细胞培养中具有潜在的应用。
胶原病是一组临床表现各异的疾病,由胶原折叠和分泌缺陷引起。例如,编码胶原 II 型(软骨中的主要胶原)的基因突变可导致各种软骨发育不良。一个例子是原胶原 II 中的 Gly1170Ser 替代,它会导致早熟的骨关节炎。在这里,我们从生化和机制上描述了这种疾病的基于诱导多能干细胞的软骨模型,包括杂合和纯合基因型。我们发现 Gly1170Ser 原胶原 II 折叠和分泌速度特别慢。相反,原胶原 II 在细胞内积累,与内质网 (ER) 储存障碍一致。可能是由于胶原三螺旋的独特特征,这种积累无法被未折叠蛋白反应识别。 Gly1170Ser 前胶原 II 与特定 ER 蛋白稳态网络成分的相互作用程度比野生型更大,这与它的缓慢折叠一致。这些发现为这种疾病的病因提供了机制上的解释。此外,易于扩展的软骨模型将能够快速测试治疗策略以恢复胶原病中的蛋白稳态。
摘要 X 型胶原蛋白是一种由肥大性软骨细胞产生的非纤维胶原蛋白,被认为与生长板软骨的钙化过程有关。然而,小鼠中 Col10a1 基因的纯合缺失对生长板形成或骨骼发育无显著影响。为了研究 X 型胶原蛋白在人类软骨细胞中的作用,我们使用双 sgRNA CRISPR/Cas9 系统建立了具有杂合(COL10A1 + / )或纯合(COL10A1 / )COL10A1 基因缺失的人类诱导多能干细胞 (hiPSC)。建立了几个突变克隆,并通过先前报道的 3D 诱导方法将其分化为肥大性软骨细胞。亲本与突变细胞系在分化过程中无明显差异,均分化为具有肥大性软骨细胞特征的细胞,提示X胶原蛋白对于人软骨细胞体外肥大性分化而言并非必不可少。为探究X胶原蛋白缺乏对体内的影响,将增殖期或肥大前期的软骨细胞颗粒移植到免疫缺陷小鼠体内。增殖期颗粒衍生组织显示软骨细胞呈带状分布,并转变为模拟生长板的骨组织,且骨的比例在 COL10A1 / 组织中趋于较大。肥大前期颗粒衍生组织产生具有软骨内骨化特征的骨小梁结构,亲本与突变体衍生组织之间无明显差异。对处于肥大期的软骨细胞颗粒进行转录组分析显示,与亲本细胞颗粒相比,COL10A1 / 颗粒中增殖期基因表达较低,钙化期基因表达较高。这些体外和体内数据表明,胶原蛋白 X 对于人类 iPSC 衍生软骨细胞的肥大分化和软骨内骨化是可有可无的,尽管它可能促进分化过程。因此,COL10A1 / iPSC 系可用于研究胶原蛋白 X 在软骨细胞分化中的生理作用。© 2023 作者。JBMR Plus 由 Wiley Periodicals LLC 代表美国骨矿研究学会出版。
组织工程的目的是在三维(3D)支架中应用生物材料以改善整个器官或受损组织。天然聚合物作为微观和纳米级的独特生物材料,在组织工程,感染伤口愈合和抗生素递送方面表现出了有希望的应用。Among these biopolymers, alginate, cellulose, and collagen have obtained significant attention in bone regeneration, cartilage repair, tissue healing, microbial-infected wound healing, and 3D scaffolds for cell therapy in different micro- and nanoformulations involving hydrogels, sponges, microspheres, microcapsules, foams, nanofibers, polymeric nanoparticles.此外,免疫原性和微生物感染在组织工程和组织植入物中具有潜在的健康风险。这项简洁的综述提供了藻酸盐,纤维素和胶原蛋白在组织工程以及抗菌微观和纳米成型中应用的最新进展和临床局限性。
在这项研究中,尝试设计由骨形态发生蛋白2(BMP2)和胶原结合域(CBD)组成的功能性嵌合蛋白,特别是von Willebrand因子(VWF)的A3结构域,对I类胶原蛋白具有亲和力。将嵌合在基于胶原蛋白的支架中时,嵌合蛋白有望长时间提供成骨的微环境。首先,采用基于计算机的结构预测来深入了解由BMP2和CBD组成的嵌合蛋白的三维(3D)结构。对具有不同域顺序(BMP2-CBD和CBD-BMP2)的BMP2和CBD组成的嵌合蛋白进行了预测,有或没有连接器肽。基于硅预测的结果,我们制备了由BMP2和CBD组成的重组嵌合蛋白,并评估了其CBD结构域的胶原结合能力和BMP2结构域的骨源性活性,以确认结构预测的结果一致。