[发明专利]重组人甲状旁腺素相关蛋白

说明书

技术领域

本发明涉及蛋白质工程领域。具体地，本发明涉及重组人甲状旁腺素相关蛋白及其应用。

背景技术

恶性肿瘤患者常出现恶性肿瘤高钙血症综合征(HHM)^[1，2]，表现出与甲状旁腺功能亢进相似的临床症状和血液生化改变，但患者血清中甲状旁腺激素(PTH)水平却未明显增高。研究人员于是推测一种生理功能类似于PTH的物质是引起高钙血症的原因。1983年，研究人员证实这种物质不是PTH，而是由肿瘤细胞分泌的另一种与钙磷代谢有关蛋白质^[3]。1987年，研究人员克隆了这种物质的cDNA，将这种蛋白命名为甲状旁腺激素相关蛋白(PTHrP)^[4，5]。随着研究的进一步深入，在多种不同的正常机体组织中均检测到了PTHrP的存在^[6，7]，证实其在大多数组织器官都有所表达，提示其在正常细胞生长分化中的重要性^[8]。PTHrP基因被敲除的小鼠在胚胎期发生死亡，不能正常发育^[9，10]，从另一个侧面证实了PTHrP对于机体的生长发育是至关重要的。

PTH是由甲状旁腺分泌到血液，被运送至靶细胞发挥其生理作用，即人们所熟知的内分泌(endocrine)方式。而PTHrP却不是这样，它的释放方式主要为自分泌(autocrine)、旁分泌(paracrine)和胞内分泌(intracrine)^[6，7，11]。

PTHrP被认为是PTH家族的第二个激素^[7]。PTHrP与PTH氨基酸序列的N端序列有很大的相似性——PTHrP与PTH在N端前13个氨基酸中有8个(第2、3、4、6、7、9、12、13)是完全一样的^[12]，最初研究人员推断他们在生理功能上具有相似性。经研究证实，PTHrP N端片断与PTH作用于共同的受体——PTH1型受体(PTH1R)^[7]，在调节钙磷代谢中具有相似的作用。然而，随着对其研究的深入，研究人员发现二者无论是在基因结构还是在生理功能上都存在着极大的差异，PTH和PTHrP缺乏或过量分泌所引起出的临床表现也迥然不同^[7]。PTHrP的基因结构远比PTH复杂得多，编码人PTH和PTHrP的基因分别位于11号与12号染色体的短臂^[13]。PTHrP共包含有3个启动子和9个外显子，而PTH只有3个外显子(见图1.1)。由于转录后mRNA不同的剪接加工方式，翻译后，PTHrP共有3种成熟蛋白形式(PTHrP1-139、PTHrP1-141和PTHrP1-173)^[13-15]。此外，不同种属间PTHrP基因也存在明显差异。大鼠和小鼠的PTHrP基因较人更为简单，只有5个外显子，它们编码的PTHrP成熟肽只有PTHrP1-139和PTHrP1-141两种形式^[6]。

最初翻译的PTHrP前体要经过复杂的翻译后加工过程，其中包括信号肽(-36--1)的去除及蛋白内切酶的酶切作用。PTHrP被酶切后产生多种不同的多肽片段，形成了具有不同生物学活性的一组多肽。现在已经证实了3个具有生物活性的分泌型片段：N端片段(1-36/37)，中间部分片段(38-94/95/101)，C端片段(107-139/141)^{[12，16，17]}。它们的生物学功能明显不同，而且这些多肽片段很可能各有其不同的受体^[12，18]。N端片段与PTH在生物学性质上最为相似，表现出相似的生理活性。它们通过与共同的受体(PTH1R)结合，激活腺苷酸环化酶和/或磷脂酶C，发挥多种多样的生理功能^[19-21]。由于蛋白酶作用的位点不同，中间部分的边界不是很确定，中间部分多肽片段88-91和89-106区域还含有核定位序列(NLS)，结构与病毒和哺乳动物的转录因子相似。在它的作用下，PTHrP可以进入核内，发挥对于基因转录的调节作用。虽然进入到细胞核的PTHrP很少，但是，在细胞的增殖分化过程中，这些极少量PTHrP却起到了极其重要的作用。C端片段同样含有NLS，可入核发挥转录调节作用，引起细胞增殖。此外还可通过特异性分布在骨和脑组织的相应受体，发挥其它两个片段所不具有的生物学效应^[6，7]。