角蛋白是一种纤维结构蛋白家族，其从类型可分为硬角蛋白和软角蛋白。具体来说，硬角蛋白包括人类和动物的指甲（爪）、头发、角、壳、（鸟）嘴等；软角蛋白主要位于人体皮肤外层，是组成中间丝的重要成分。

人体中总体存在 54 种角蛋白，而头发中的角蛋白数量为 17 种。人发角蛋白在加速伤口愈合方面具有重要的前景。然而，由于高度的序列同源性，很难从它们的亚型中区分特征和机制。

▲图丨不同重组角蛋白基纳米纤维的伤口愈合性能（来源：Advanced Functional Materials）

该课题组通过对人发 17 种角蛋白的重组表达，进一步得出角蛋白复合纳米纤维膜。并且，在动物水平对不同角蛋白复合膜的促创面修复效果进行了深入研究。通过系统地研究上皮细胞的迁移在细胞水平的作用机制，17 种人发角蛋白在伤口愈合速率、表皮再生和血管生成方面具有独特行为和优势。

研究人员发现，不同的人发角蛋白修复性能存在差异，并揭示出 17 种人发角蛋白在创面修复效果的规律，从而能够快速地确定创面修复性能***佳的角蛋白。其中，重组角蛋白（RK）33B、RK34、RK39 和 RK84 在加速伤口闭合方面表现出***高的效率，RK34、RK37 和 RK81 表现出***强的血管生成性能。

通过转录组学分析，研究人员对促表皮细胞增殖及血管新生的作用机制进行了深入研究，并在体内验证了细胞水平通路。也就是说，介导角蛋白能够利用 PI3K/AKT1/mTOR 通路，增进 HaCaT 细胞增殖迁移，并利用 STAT3/HIF-1α/VEGF 途径介导人脐静脉内皮细胞的增殖迁移。

▲图丨17 种人发角蛋白的调控创面修复功能谱，对不同观察时间点的伤口闭合速度进行定量分析（来源：Advanced Functional Materials）

郝石磊认为，将 17 种人发角蛋白全部做出来是研究中***大的挑战。“此前我们也做过其他蛋白，包括酶、膜蛋白等。***让人激动的是，这 17 种角蛋白都表达，我们根据这些功能***绘制出人发角蛋白调控创面修复功能谱。”经过课题组成员反复讨论，在对比柱状图、折线图等形式后，他们认为“雷达图”的表现效果***佳。

另一方面，该团队对于角蛋白自身特有的活性也进行挖掘。在以往的研究中，国内外课题组已对于蛋白类生物材料进行相关研究，但是，角蛋白本身的结构特点，包括其生理功能尚未明晰。

研究人员通过对比后发现，RK33B 在伤口闭合加速方面的效率***高，但血管生成性能较弱，而 RK84 具有较强的闭合加速和上皮化性能。此外，RK34 具有较强的闭合加速、血管生成和再上皮化等特性。通过建立动物模型，他们还提供了人发角蛋白 RK34、RK81 和 RK31 对糖尿病大鼠具有足够的伤口愈合作用的证据。

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