Учебные материалы
Полезное
Конектбиофарм
Работа
Компании
Морфогенетические белки кости
Деминерализованный костный матрикс – это нерастворимый каркасный материал. Деминерализованный костный матрикс был выделен с помощью диссоциирующих препаратов, таких как 4 M гуанидинхлорид, 8 M мочевины или 1% додецилсульфата натрия с pH 7.4. Приблизительно три процента белков были растворены, а остаток являлся преимущественно нерастворимым коллагеном типа I костной каркасной структуры. Хотя растворимый экстракт коллагеновой каркасной структуры сам по себе не являлся остеоиндуктивным, но при соединении с нерастворимой частью он восстанавливал костную индукцию.
Таким образом, для индукции формирования новой кости необходимо совместное действие растворимого сигнала и нерастворимой коллагеновой структуры. Растворимый компонент был выделен и очищен с помощью аффинной хроматографии на колонках, содержащих гепарин и гидроксиапатит, с последующей молекулярной хроматографией образцов. Окончательное выделение производилось с помощью гель-электрофореза, и новые морфогенетические белки кости были выделены, клонированы и сформированы в следующие группы.
| Подсмейство морфогенетического белка кости (BMP) | Обозначение морфогенетического белка кости (BMP)* |
| BMP 2/4 |
BMP 2 BMP 4 |
| BMP 3 |
BMP 3 BMP 3B |
| OP-1 / BMP 7 |
BMP 5 BMP 6 BMP 7 BMP 8 BMP 8B |
| Другие |
BMP 9 BMP 10 BMP 11 BMP 15 |
| Морфогенетик полученный из хряща | BMP 14 / CDMP1 / GDF5 |
| Белки (CDMP) рост / дифференциация | BMP 13 / CDMP2 / GDF6 |
| Признаки ( GDF ) |
BMP 12 / CDMP3 / GDF7 |
Таблица 1. Семейство морфогенетических белков кости.
Таблица 1 объединяет пятнадцать известных морфогенетических белков кости млекопитающих, относящихся к семейству TGF. Морфогенетические белки кости являются димерами и удерживаются вместе критическим межмолекулярным дисульфидным сцеплением. Димерная структура является критической для костной индукции и морфогенеза. Каждый из двух мономеров синтезируется в виде первичной молекулы, содержащей более чем 400 аминокислот.
Однако, зрелый мономер морфогенетического белка кости, получаемый в процессе расщепления белка, является пептидом, состоящим примерно из 120 аминокислот. Морфогенетические белки кости – это плеотропные молекулы. Плеотропия – это свойство гена или белка действовать посредством многоэтапного процессинга. Морфогенетические белки кости действуют через три главных этапа последовательно с костным морфогенезом, то есть хемотаксис, размножение и дифференциация временной хрящевой основы и постоянной костной индукции.
Хотя морфогенетические белки кости впервые были выделены, клонированы и сформированы из кости, они действуют не только на кость. Генетические данные, основанные на нокаутах гена, показывают, что морфогенетические белки кости участвуют в развитии и морфогенезе мозга, глаза, сердца, почек, печени, легких, яичников, кожи, зубов, семенников, а также и в других тканях на различных этапах эпителиально-мезенхимального взаимодействия во время эмбриогенеза. Приятно отметить, что морфогенетические белки кости лежат в основе исследований в области морфогенеза множества тканей.
Морфогенетические белки кости проявляют свой биологический эффект путем взаимодействия с рецепторами I и II типов.
Существует два вида рецепторов I типа, тип IA и IB. Рецепторы морфогенетических белков кости – протеинкиназы, которые фосфорилируют эндоплазматические вещества, называемые Smads 1, 5 и 8. Фосфорилированные Smads 1, 5 и 8 объединяются с co-Smad, называемым Smad 4, и проникают в ядро, чтобы взаимодействовать с генами морфогенетических белков кости. Фосфорилирование Smads 1, 5 и 8 рецепторами подавляется сдерживающим Smad 6.
Таким образом, сигнальная система морфогенетических белков кости сложно регулируется гомеостатическим механизмом, как терморегулятором в кондиционере. Сигнальная система рецепторов в мезенхимных стволовых клетках приводит к костной индукции и морфогенезу.
J.P. Fisher and A.H. Reddi, Functional Tissue Engineering of Bone: Signals and Scaffolds
Перевод Борисовой Марины