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创伤修复与组织再生关键调控因子bFGF的作用机制及应用

2025-05-29     来源:本站     点击次数:166

bFGF的研究历程
碱性成纤维细胞生长因子(basic fibroblast growth factor,bFGF)的研究历程可追溯至20世纪40年代。1940年,Hoftman等学者首次在脑和垂体提取物中发现具有促进成纤维细胞生长的活性物质。经过三十余年的研究,该物质于1974年被成功分离纯化并命名为成纤维细胞生长因子(fibroblast growth factor,FGF)。后续研究发现存在两种同源性较高的亚型:因富含酸性氨基酸而等电点偏酸性(pH=5.6)的酸性成纤维细胞生长因子(acidic fibroblast growth factor,aFGF),以及对酸碱敏感且等电点呈碱性(pH=9.6)的碱性成纤维细胞生长因子(bFGF)。

结构特征
从分子结构来看,bFGF是由155个氨基酸组成的阳离子多肽,分子量介于16至18.5千道尔顿之间。其氨基酸序列与aFGF具有55%的同源性。分子内四个半胱氨酸残基对维持三维空间结构至关重要,但研究发现丝氨酸替代半胱氨酸的重组bFGF仍保持完整的生物学活性。这种单链多肽结构特性使其特别适合在大肠杆菌表达系统中进行重组制备。结构分析显示,bFGF第114至123位氨基酸区域具有强肝素结合能力,而其他区域则表现为弱结合特性。值得注意的是,针对bFGF受体结合域的单克隆抗体并不影响其肝素结合能力,但去除第42位氨基酸会导致肝素亲和力完全丧失并伴随部分生物活性降低。

作用机制
bFGF需通过与靶细胞表面受体结合发挥生物学功能。尽管其mRNA翻译产物缺乏典型分泌信号肽,但研究表明bFGF可通过非经典途径分泌,包括细胞损伤释放、自分泌和旁分泌等方式。受体结合后,bFGF通过多重信号转导途径影响细胞功能:首先可激活腺苷酸环化酶和鸟苷酸环化酶,促使磷脂酶Cγ1磷酸化,进而催化磷脂酰肌醇-4,5-二磷酸分解为甘油二酯和三磷酸肌醇,最终激活蛋白激酶C并诱导钙离子内流;其次可通过核定位影响RNA聚合酶Ⅰ活性,增强核糖体基因转录,加速细胞周期进程;此外还能与成纤维细胞生长因子受体形成复合物,通过内化过程传递信号。

应用
在细胞培养领域,bFGF展现出多方面的应用价值。对于原代内皮细胞培养,bFGF与肝素联合使用不仅能显著促进细胞增殖,还可增强细胞迁移能力,对维持内皮细胞形态和功能具有重要作用。在干细胞培养体系中,bFGF作为关键生长因子,既是强效的有丝分裂原,又是形态发生和分化的调控因子。特别值得注意的是,与小鼠干细胞培养依赖白血病抑制因子不同,人源干细胞培养需要bFGF来维持未分化状态,饲养层细胞分泌的bFGF也发挥类似作用。

在神经细胞研究中,bFGF表现出双重调控特性。动物实验证实,外源性bFGF能显著促进海马体和小脑颗粒层等神经发生区域的干细胞增殖。该因子还可与胰岛素样生长因子、血小板衍生生长因子等协同调控神经干细胞增殖。深入研究显示,bFGF在维持增殖状态时会抑制神经干细胞分化,而降低其浓度则允许细胞向神经元、胶质细胞和少突胶质细胞等多向分化。基于bFGF在皮肤组织修复中表现出的全面激活再生能力,学者推测其在神经再生和修复过程中可能具有类似作用机制,这为神经系统疾病的治疗提供了新的研究方向。

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