我们在上一篇提示过，胶原蛋白螺旋区决定了其生物学活性。很多产品的宣传资料中也提到了『生物活性』这个概念。那么生物活性的定义是什么？
在蛋白检测中，生物活性单位（Units）的定义可以根据蛋白来设定，比如促进某种细胞的增殖、对细胞的毒性（例如IFN-γ对HT-29细胞的毒性）、促进细胞对某种因子的分泌能力（例如IL-22促进colo 205分泌IL-10）等等。
HT-1080细胞在1.5 mg/mL一型胶原中的增殖
蛋白质的生物活性是各种蛋白质功能的体现。可以理解为：只有带有生物活性的蛋白，它才能执行功能，否则就是一种『死』蛋白。具有生物活性的蛋白质称为活性蛋白质，即具有生物活性的活性蛋白质。从理论上讲，天然蛋白都是活性蛋白，而重组蛋白并不总是活性蛋白，因为重组蛋白的产生是一个复杂的过程，其中许多因素可能会影响其活性，例如表达系统、合适的表达载体、纯化方法等。
在国际上也会使用国际单位（international units，IU）的定义。国际单位（IU）是已根据国际标准（例如从WHO购得的标准细胞株）或参比试剂进行测试的生物物质的活性单位。给定生物参考标准的效力 （IU/ng） 由世界卫生组织 （WHO） 进行的国际合作研究确定。只有使用这种标准测定方式计算出的活性才可以标识为『IU』，企业或者研究机构自己测定的活性用『Units』来标识。（更多关于活性的定义，可以参考我们的网站：https://www.herostem.com.cn/heroFAQ.html）
I型牛胶原的空间结构
国内外对胶原蛋白的生物学活性研究较少，对于胶原蛋白『生物活性』的定义也没有统一的标准。在国际上，也仅有对水解胶原的活性研究。Mofieed等研究者认为天然形式的胶原蛋白没有生物活性，它们的生物活性作用必须通过酶解或热水解来实现。他们同时定义了胶原蛋白肽/水解物的活性，例如抗氧化、抑制ACE-1活性、抗凝血、促进成纤维（BHK-21）细胞增殖和黏附等等多种定义。
三螺旋对于胶原蛋白的影响有很多，其中最重要的就是胶原的生物学活性。上篇文章中提到，螺旋区是胶原蛋白产生细胞活性的重要区域。胶原蛋白均通过三螺旋结构区域与一些蛋白家族成员，如细胞表面受体等相互作用。
一些结构多样性的跨膜受体能够介导胶原三螺旋结构与胶原特异性整合素（Integrin）、盘状结构域受体（DDRs）、糖蛋白VI和白细胞相关免疫球蛋白样受体-1（LAIR-1）识别和结合。今天我们主要讲述整合素与胶原蛋白螺旋区的结合。
整合素：胶原特异性整合素（上图，α1β1）是由α、β亚基组成的异质性二聚体，α亚基的细胞外结构域由附着区（αI）、β螺旋区、腿部结构域组成；β亚基的细胞外结构域是由5部分组成：与α（I）结构域相似的结构域（βI）、β子链杂化域（Hybrid）、（PSI）结构域、4个表皮生长因子样结构域，β尾结构域。整合素在细胞内的区域大概有40-70个氨基酸。在动物疾病模型中，抑制α1β1整合素与胶原蛋白的相互作用会影响表皮中的T细胞积累，从而预防银屑病。整合素α1β1和α2β1被认为在先天性免疫和自身免疫方面起着重要作用，它们也有利于促进胶原诱导的小鼠关节的炎症浸润。α1β1、α2β1、α10β1与α11β1是主要的与胶原蛋白螺旋区结合的整合素，其中α1β1与IV型胶原、α2β1与I型胶原选择性更高。
THE JOURNAL OF BIOLOGICAL CHEMISTRY,Vol. 275,No. 1,Jan 2000
目前普遍认为α2β1与胶原蛋白中的GFOGER有极高的结合能力。C.Graham等人用含有GFOGERGVEGPOGPA这段序列（对应I型胶原的502-516位氨基酸）的一段多肽CB3（I）-5/6-GPP来检验细胞和血小板的黏附能力，而去掉了GFO这三个氨基酸后，细胞黏附力、血小板黏附都有了显著的下降。说明整合素正是通过GFOGER这个区域与胶原结合，从而影响细胞行为。
此外有研究表明，胶原蛋白以及其他ECM蛋白（如纤连蛋白）的螺旋结构中有短肽基序 - RGD区域（Arg-Gly-Asp）夹杂其中，它是整合素重要的识别位点，可以与至少8种整合素结合。此外，胶原蛋白N端也存在与α1β1、α2β1整合素结合的位点 - CB3片段（Cyanogen bromide 3 fragment）。
对MCF-7细胞在胶原中给的定量相位检测
无论是GFOGER、RGD还是CB3，都表明了整合素是重要的细胞与胶原的结合工具（即使是伪足，也需要整合素与胶原的结合）。而没有三螺旋的氨基酸，往往表现不出很好的黏附力，我们猜测是：没有螺旋化的单链蛋白（例如大部分的重组胶原蛋白）会在空间上形成自我折叠，从而将GFOGER或者其他结合域遮盖起来，阻碍整合素的结合；而螺旋化的蛋白，往往会将这个结合域暴露出来，提升了结合可能性，细胞的黏附力因此也升高了。
在后面的文章中，我们会陆续分享胶原蛋白通过整合素对细胞内部的影响，以及其他结合受体（如DDR、GPIV等）对细胞与胶原的作用。
汇融实验室
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