C 胶原蛋白是细胞外基质（ECM）的主要成分，为骨骼、肌腱、韧带和皮肤提供结构支撑。随着年龄增长和皮肤因日晒积累损伤，真皮中胶原蛋白的变化就会显现为那些恼人的皱纹。
虽然胶原蛋白补充剂很常见，但大多数不含有生物活性的蛋白质形式。近日，弗莱堡大学的植物生物技术专家Ralf Reski与瑞士生物技术公司Mibelle Biochemistry合作，通过一种独特的模型系统——苔藓，生产出人类胶原蛋白多肽，改变了这一现状。
Reski知道当Mibelle的科学家告诉他想要生产可用于护肤的活性人类胶原蛋白时该向谁求助；他的职业生涯主要致力于利用苔藓作为工厂，实现可扩展的珍贵蛋白质生产。与酵母、细菌系统和其他植物不同，苔藓能够轻松产生人类蛋白质所需的复杂翻译后修饰，并且只需阳光和水就能在大型生物反应器中生长。
动物源和重组胶原蛋白的局限性
虽然许多胶原蛋白补充剂承诺改善可见的衰老迹象，但并非所有胶原蛋白都相同。市场上大多数胶原蛋白补充剂要么来自牛、猪等动物，要么是在酵母或细菌系统中生产的重组胶原蛋白，每种都有重大缺陷。
“如果你购买非重组胶原蛋白，它通常被水解，只是为了去除可能伤害你的其他蛋白质污染，”Reski解释动物来源的胶原蛋白。通过将胶原蛋白分解成更小的肽，它不太可能对皮肤或身体产生任何生物活性作用。
对于在酵母或细菌中重组生产的人类胶原蛋白，还存在另一个问题：这些系统要么只能产生人类胶原蛋白的小肽，要么无法添加必要的羟脯氨酸翻译后修饰，这些修饰能保持蛋白质较大片段的稳定性和生物活性。“在化妆品中使用一种会迅速降解的蛋白质是没有意义的，”Reski说。尽管存在这些缺点，“重组胶原蛋白行业每年的销售额仍达15亿美元，”他补充道。
苔藓生产生物活性胶原蛋白多肽
Reski和他的同事首先对用于苔藓生产的人类III型胶原蛋白基因的一个大片段进行了密码子优化，确保它包含负责ECM形成及其生物活性的四个关键蛋白结构域。添加信号序列指示苔藓将产物分泌到培养基中，使得分离和# 全文：
C 胶原蛋白是细胞外基质（ECM）的主要成分，为骨骼、肌腱、韧带和皮肤提供结构支撑。随着年龄增长和皮肤因日晒积累损伤，真皮中胶原蛋白的变化就会显现为那些恼人的皱纹。
虽然胶原蛋白补充剂很常见，但大多数不含有生物活性的蛋白质形式。近日，弗莱堡大学的植物生物技术专家Ralf Reski与瑞士生物技术公司Mibelle Biochemistry合作，通过一种独特的模型系统——苔藓，生产出人类胶原蛋白多肽，改变了这一现状。
Reski知道当Mibelle的科学家告诉他想要生产可用于护肤的活性人类胶原蛋白时该向谁求助；他的职业生涯主要致力于利用苔藓作为工厂，实现可扩展的珍贵蛋白质生产。与酵母、细菌系统和其他植物不同，苔藓能够轻松产生人类蛋白质所需的复杂翻译后修饰，并且只需阳光和水就能在大型生物反应器中生长。
动物源和重组胶原蛋白的局限性
虽然许多胶原蛋白补充剂承诺改善可见的衰老迹象，但并非所有胶原蛋白都相同。市场上大多数胶原蛋白补充剂要么来自牛、猪等动物，要么是在酵母或细菌系统中生产的重组胶原蛋白，每种都有重大缺陷。
“如果你购买非重组胶原蛋白，它通常被水解，只是为了去除可能伤害你的其他蛋白质污染，”Reski解释动物来源的胶原蛋白。通过将胶原蛋白分解成更小的肽，它不太可能对皮肤或身体产生任何生物活性作用。
对于在酵母或细菌中重组生产的人类胶原蛋白，还存在另一个问题：这些系统要么只能产生人类胶原蛋白的小肽，要么无法添加必要的羟脯氨酸翻译后修饰，这些修饰能保持蛋白质较大片段的稳定性和生物活性。“在化妆品中使用一种会迅速降解的蛋白质是没有意义的，”Reski说。尽管存在这些缺点，“重组胶原蛋白行业每年的销售额仍达15亿美元，”他补充道。
苔藓生产生物活性胶原蛋白多肽
Reski和他的同事首先对用于苔藓生产的人类III型胶原蛋白基因的一个大片段进行了密码子优化，确保它包含负责ECM形成及其生物活性的四个关键蛋白结构域。添加信号序列指示苔藓将产物分泌到培养基中，使得分离和纯化比其他系统容易得多。
在将数百个基因拷贝插入小立碗藓（Physcomitrium patens）的基因组后，团队筛选出表现最佳的生产线，并将其转移到大型生物反应器中，以尽可能多地生产蛋白质。“[这个项目]向我们表明，我们必须针对每种特定产品优化不同的工艺，因此我们知道应该调整什么，比如温度、二氧化碳和光照，”Reski说。
持续的测量使他们能够看到蛋白质产量何时达到峰值：“在特定的一天，我们在培养基中获得了大量蛋白质，因此可以非常轻松且大量地分离它。”结果是获得了一种水溶性、具有生物活性、稳定且适用于护肤的人类胶原蛋白多肽。据Reski称，功能研究的早期数据令人鼓舞，在人类志愿者测试中显示出皱纹深度的减少。“在分子水平上，他们（在培养皿中）有皮肤细胞，[Mibelle的科学家]将提取物添加到它们上，并观察到两个相关基因被这种苔藓生产的胶原蛋白所刺激，”他补充道。
参考文献
- Babraj JA, et al. 人类肌肉骨骼组织和皮肤中的胶原蛋白合成. Am J Physiol-Endocrinol Metab. 2005;289(5):E864-E869.
- Chung JH, et al. 体内衰老和光老化人类皮肤中皮肤胶原蛋白代谢的调节. J Invest Dermatol. 2001;117(5):1218-1224.
- Bohlender LL, et al. 基于分泌的脯氨酰羟化人类III型胶原蛋白在可扩展的Physcomitrella光生物反应器中的生产. Plant Cell Rep. 2026;45(2):45.
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