仿生合成糖胺聚糖类似物促进胚胎干细胞神经分化的研究
发布时间：2020-10-28 08:04
糖胺聚糖是一种直链的天然多糖高分子,其中结构最为复杂,功能最为广泛的一类是肝素/硫酸乙酰肝素(HP/HS)。HP/HS在生物体内以游离链、脂多糖和蛋白质多糖的形态存在,其通过分子链结合生长因子、细胞因子、趋化因子、成形素和酶等多种生物活性分子,从而对生命活动起到调节作用。具备磺酸基团的类肝素聚合物的生物活性和HP/HS相近,且同天然HP/HS比较,类肝素聚合物能够更专一、更高效地促进胚胎干细胞神经分化。类肝素聚合物的结构、聚合度以及浓度会影响其与生物活性分子的结合与释放的能力,同时磺酸基团对类肝素聚合物功能起到关键作用,因此研究类肝素聚合物结构磺酸单元的不同对其功能影响具有重要意义。本课题选取不同结构的磺酸单体,利用可逆加成-断裂链转移聚合(reversible addition-fragmentation chain transfer polymerization,RAFT polymerization)制备了三种不同结构的类肝素共聚物,探究不同结构的类肝素聚合物对干细胞神经分化的影响。研究内容具体如下:1.分别以对苯乙烯磺酸钠(SS)、3-磺丙基丙烯酸钾(SPA)以及2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)为磺酸单体,2-(甲基丙烯酰胺基)葡萄糖(MAG)为糖单体,通过RAFT聚合制备P(MAG-co-SS),P(MAG-co-SPA)和P(MAG-co-AMPS)三种结构不同的类肝素共聚物,并用其作用细胞,研究它们对细胞生长和分化的影响。结果表明,这三种聚合物均具备良好的细胞相容性且能够维持胚胎干细胞的增殖;由于其在结构上与肝素相似性,它们也能促进胚胎干细胞向神经细胞分化,且类肝素聚合物的促进效果都明显强于天然肝素,P(MAG-co-SS)、P(MAG-co-SPA)和P(MAG-co-AMPS)三种聚合物作用胚胎干细胞分化18天时,成熟神经细胞标志性基因?3-tubulin相关的m RNA表达量分别是天然肝素作用细胞的2.40,4.82,2.52倍;结构不同的三种类肝素的促神经分化效果不同,其中,P(MAG-co-SPA)是效果最佳的聚合物,它与成纤维细胞生长因子(FGF)及细胞表面的纤维细胞生长因子受体(FGFR)结合的能力最强,表明磺酸单元结构的不同是引起类肝素聚合物对胚胎干细胞神经分化的差异性促进作用的重要原因。2.通过控制RAFT聚合条件制备分子量不同的P(MAG-co-SPA),利用这些不同分子量的P(MAG-co-SPA)研究其对胚胎干细胞分化的影响。结果表明,在6~20 KDa范围内,分子量为9 KDa时,P(MAG-co-SPA)促进细胞神经分化的效果最强;并且P(MAG-co-SPA)浓度的不同也影响其对胚胎干细胞神经分化的作用,在0~10?g/m L范围内,细胞神经定向分化效果随聚合物浓度的增加先增强后减弱,其促进神经分化的最佳浓度为8?g/m L。这些结果表明,P(MAG-co-SPA)分子量和作用浓度的不同对其促进胚胎干细胞神经分化的作用都有影响,且在一定范围内表现出最佳的促进效果。综上所述,类肝素聚合物中磺酸单元结构会对其促进胚胎干细胞神经分化存在影响,不同结构的磺酸单元与FGF和FGFR结合的能力不同,导致对胚胎干细胞神经分化的促进效果也不同;相对于P(MAG-co-SS)和P(MAG-co-AMPS),P(MAG-co-SPA)具有较好的促进神经分化的作用,且其分子量和作用浓度的差异也影响对胚胎干细胞神经分化的促进作用。这些研究结果为我们设计和制备具有高效和定向的胚胎干细胞神经分化促进作用的类肝素聚合物建立了良好的研究基础。
【学位单位】：苏州大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：R318
【部分图文】：
第一章 绪论1 糖胺聚糖及其类似物.1 糖胺聚糖的结构与功能聚糖（glycosaminoglycan，GAG）是 类高分子量的直链杂多糖，也是生命活动的长链天然高分子。糖胺聚糖种类较多，包括透明质酸(hyaluro素 (heparin)/磺酸乙酰肝素（heparan sulfate，HS）、硫酸软骨素(chondCS)、硫酸皮肤素(dermatan sulfate，DS)以及硫酸角质素(keratan sulfate，Gs 分子链由小于等于 1000 个重复二糖单元组成，除了角质素是由乙酰糖二糖重复单元组成的，其余各种 GAGs 分子均含有 个由乙酰氨基糖组成的重复二糖单元。
接核心蛋白与糖胺聚糖的位点结构。其中 GlcA，Gal 和 Xyl 分glucuronic acid），半乳糖（galatose）和木糖醇（xylitol）。 在细胞内合成并通过高尔基体组装，之后运输到裸露在细胞膜外部的蛋白质多糖，在蛋白酶的水胞外基质中2。除此之外，GAGs 还能与脂结合GAGs 由于其分子结构中大量的羧酸和磺酸基团s 能很好的结合生物活性分子，它们与这些活性递以及正常生理活动的维持是必不可少的4。要存在于细胞外基质中，它们通过和细胞外基质实现生物功能。例如，肝素（HP）与抗凝血酶Ⅲ性抑制凝血酶原激酶的形成，实现抗凝效果5；酶 K，SWAP-70 和 OSCAR 等对破骨细胞的分化
樱↘+、Na+等）、生长因子、干扰素等生物活性物质（如图1-3 所示），维持细胞基础的新陈代谢，同时调节细胞的增殖、迁移、分化等生命活动；游离或者蛋白质多糖形式参与细胞内和细胞间的相互信号识别、传递等作用的 GAGs，它们对于生命科学基础研究和临床医学研究都具备重要的意义。这使得临床医学和基础研究对 GAGs 的需求日益增加，获得稳定可靠的 GAGs 十分重要。图 1-3 糖胺聚糖可结合部分的蛋白质及其影响的病理生理现象13。1.1.2 糖胺聚糖的来源GAGs 在生产生活中的需求巨大，目前糖胺聚糖的主要来源如下：（1）动物组织提取，（2）微生物合成，（3）人工合成。（1）动物组织提取：动物的皮肤、结缔组织、软骨及骨组织胞外基质和部分内脏（心脏、肝脏和小肠等）含有相对丰富的 GAGs，对这些组织进行物理破碎，利用蛋白酶消化释放 GAGs
【参考文献】
本文编号：2859820
【学位单位】：苏州大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：R318
【部分图文】：
第一章 绪论1 糖胺聚糖及其类似物.1 糖胺聚糖的结构与功能聚糖（glycosaminoglycan，GAG）是 类高分子量的直链杂多糖，也是生命活动的长链天然高分子。糖胺聚糖种类较多，包括透明质酸(hyaluro素 (heparin)/磺酸乙酰肝素（heparan sulfate，HS）、硫酸软骨素(chondCS)、硫酸皮肤素(dermatan sulfate，DS)以及硫酸角质素(keratan sulfate，Gs 分子链由小于等于 1000 个重复二糖单元组成，除了角质素是由乙酰糖二糖重复单元组成的，其余各种 GAGs 分子均含有 个由乙酰氨基糖组成的重复二糖单元。
接核心蛋白与糖胺聚糖的位点结构。其中 GlcA，Gal 和 Xyl 分glucuronic acid），半乳糖（galatose）和木糖醇（xylitol）。 在细胞内合成并通过高尔基体组装，之后运输到裸露在细胞膜外部的蛋白质多糖，在蛋白酶的水胞外基质中2。除此之外，GAGs 还能与脂结合GAGs 由于其分子结构中大量的羧酸和磺酸基团s 能很好的结合生物活性分子，它们与这些活性递以及正常生理活动的维持是必不可少的4。要存在于细胞外基质中，它们通过和细胞外基质实现生物功能。例如，肝素（HP）与抗凝血酶Ⅲ性抑制凝血酶原激酶的形成，实现抗凝效果5；酶 K，SWAP-70 和 OSCAR 等对破骨细胞的分化
樱↘+、Na+等）、生长因子、干扰素等生物活性物质（如图1-3 所示），维持细胞基础的新陈代谢，同时调节细胞的增殖、迁移、分化等生命活动；游离或者蛋白质多糖形式参与细胞内和细胞间的相互信号识别、传递等作用的 GAGs，它们对于生命科学基础研究和临床医学研究都具备重要的意义。这使得临床医学和基础研究对 GAGs 的需求日益增加，获得稳定可靠的 GAGs 十分重要。图 1-3 糖胺聚糖可结合部分的蛋白质及其影响的病理生理现象13。1.1.2 糖胺聚糖的来源GAGs 在生产生活中的需求巨大，目前糖胺聚糖的主要来源如下：（1）动物组织提取，（2）微生物合成，（3）人工合成。（1）动物组织提取：动物的皮肤、结缔组织、软骨及骨组织胞外基质和部分内脏（心脏、肝脏和小肠等）含有相对丰富的 GAGs，对这些组织进行物理破碎，利用蛋白酶消化释放 GAGs
【参考文献】
相关期刊论文 前1条
1 郭学平,刘爱华,凌沛学;透明质酸在化妆品、健康食品和软组织填充剂中的应用[J];食品与药品;2005年01期
本文编号：2859820
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