[發明專利]一種具有鳶尾素結構域類似功能的蛋白、包含該蛋白的組合物及其用途

在審

• 申請號: 201510106246.1
• 申請日: 2015-03-11
• 公開（公告）號: CN104725500A
• 公開（公告）日: 2015-06-24
• 發明（設計）人: 趙偉;李波
• 申請（專利權）人: 廣州健坤生物科技有限公司
• 主分類號: C07K14/78
• 分類號: C07K14/78;C12N15/12;A61K38/39;A61K8/64;A61P3/04;A23L1/29
• 代理公司: 廣州三環專利代理有限公司 44202
• 代理人: 郝傳鑫;宋靜娜

技術領域

本發明涉及一種多功能蛋白，具體涉及一種具有鳶尾素結構域類似功能的蛋白、包含該蛋白的組合物及其應用。

背景技術

鳶尾素(irisin)是一種由Bostrom和同事在2012年分離獲得的含有112個氨基酸殘基的蛋白，其分子量約為12kDa。Bostrom聲明鳶尾素是一種糖蛋白，且生理活性狀態受不同程度糖基化的影響。鳶尾素是人體肌肉組織中一種未知蛋白酶切割Ⅲ型纖連蛋白域蛋白5(FNDC5)的產物。FNDC5則是2002年發現的一種體內蛋白，鼠源FNDC5含有三部分：29個氨基酸殘基組成的信號肽；94個氨基酸殘基的Ⅲ型纖連蛋白域和一個C末端。跨膜的FNDC5比游離FNDC5略大，約為32kDa。鳶尾素即為FNDC5的C末端切割產物，該產物在哺乳動物體內高度保守。

鳶尾素的切割釋放與表皮生長因子(EGF)、轉化生長因子α(TGF)等跨膜多肽的切割釋放過程類似。FNDC5的表達受到過氧化物酶體增殖激活因子y(PPARy)和輔助激活因子α(PGC1α)的刺激而增加。肌肉細胞中合成五種與PGC1α相關的分泌型因子，即FNDC5、IL-15、VEGFβ、Lrg1和TIMP4。而PGC1α參與調控生物轉錄過程中的能量代謝以及線粒體內的氧化代謝與能量產生。研究發現，鍛煉后的肌肉分泌PGC-1α，該蛋白調控的下游因子剪切和修飾FNDC5形成鳶尾素。

肥胖，已成為現代公共衛生問題。肥胖主要由于體內白色脂肪累積造成，哺乳動物體內的白色脂肪組織儲存了絕大多數脂肪酸和三酰甘油，而且幾乎沒有線粒體結構。白色脂肪組織還參與了胰島素耐受的進程發展。除了儲積脂肪，白色脂肪組織還合成并分泌一些小分子物質，例如瘦素(leptin)、饑餓素(ghrelin)、新脂肪因子NUCB2/nesfatin-1、和鳶尾素(irisin)，是體內主要的內分泌器官之一。美國哈佛大學醫學院細胞生物學教授布魯斯·施皮格爾曼以不常運動的老鼠為實驗對象，這些老鼠體重超重同時有糖尿病前期癥狀，施皮格爾曼發現，這些老鼠接受鳶尾素注射后，體內白色脂肪向棕色脂肪轉化的基因如Elov13、Cox7a和Otop1等被激活。轉化后的棕色脂肪組織通過快速消耗葡萄糖和脂防散發熱量，并進一步消耗存儲的白色脂肪。與白色脂肪組織相比，棕色脂肪組織中含有大量的脂粒和線粒體，特異性的在能量消耗過程中發揮作用。褐色脂肪組織內的線粒體內膜上含有一種稱為解偶聯蛋白-1(UCP-1)的蛋白，這些蛋白可以將質子從內膜空間泵送到線粒體基質中。當UCP-1被激活，線粒體內的代謝反應將不再產生ATP，而是直接產生熱量。研究顯示，20nM?FNDC5即可以使得UCP1的mRNA表達水平提高7-1500倍。鳶尾素在男性體內平均水平為353.1±18.6ng/mL，女性體內平均水平為267.6±12ng/mL，而在肥胖癥患者體內的鳶尾素平均水平為198.4±7.8ng/mL。因此鳶尾素也被認為是身體脂肪含量的指示標記。

鳶尾素的效力不止于此，它還能提高高脂飲食老鼠的葡萄糖耐受能力。注射鳶尾素后，老鼠的血糖和胰島素水平得到改善，這能阻止糖尿病發作，且注射鳶尾素未出現任何副作用。

鳶尾素還可以強化心臟和免疫功能，例如產生抗炎效果。并通過營養因子改善神經元功能與結構，在老年性和器質性神經功能退化過程中發揮維持功能的功效。

另外，衰老過程與營養平衡密切相關，溫和的能量(卡路里)攝入限制已被證明能夠延長哺乳動物壽命。2014年最新研究顯示鳶尾素在體內可以發揮與能量攝入限制相似的功效，即通過增加能量消耗，減少體內白色脂肪組織的能量積累，同時減緩端粒縮短速度，從而減緩肌體衰老。

總體而言，當前研究認為鳶尾素在治療肥胖癥、改善神經元功能與結構、增強記憶和減緩衰老方面都具有良好的應用前景。但目前，國內外尚未有重組鳶尾素或其功能結構類似物作為體內高效鳶尾素補充劑的應用。

發明內容

為了獲得一種高效且具有獲得方便、分子量小，易于通過注射、口服和皮下滲透吸收優勢的鳶尾素補充劑，本發明人對鳶尾素及其前體Ⅲ型纖連蛋白域蛋白5的關鍵保守功能域進行了深入研究，最終設計出了一種具有鳶尾素結構域類似功能的蛋白，實現了體外鳶尾素的高效補充。