研究背景
抑胃肽(gastric inhibitory polypeptide，GIP)是动物体内一种重要的代谢激素，又称葡萄糖依赖性促胰岛素释放肽，是由分布于小肠上段的K细胞在摄入营养后反应性分泌的一种重要的分泌素，属于胰高血糖素家族。抑胃肽具有特殊的分子结构，其在动物和人体均能发挥葡萄糖依赖的促胰岛素分泌作用，尤其对早期相胰岛素分泌更为重要。另外，它还能促进胰岛β细胞的增殖和存活[1-2]。作为一个由43个氨基酸组成的直链肽，抑胃肽的分子量很高，约为5100，故其商售产品一般性状为白色或类白色粉末，主要用作生化科研材料。
生理活性
作为一种肠促胰岛素，抑胃肽能葡萄糖依赖性地促进胰岛素分泌，具体作用机制为通过与靶细胞表面的GIP受体结合，发挥抑制胃酸分泌、促进胰岛素释放及调节脂肪代谢等作用，与糖尿病、肥胖等代谢性疾病密切相关。相关研究表明，天然抑胃肽体内半衰期只有5-7分钟，并无太大的应用潜力。抑胃肽体内半衰期短的主要原因是：其被二肽酶4(DPPⅣ)切割，成为GIP(3-42)，并很快失活；此外由于肾小球的滤过作用，抑胃肽被很快清除，这也是其半衰期短的原因[3]。
抑胃肽衍生物的有关研究
为了获得长效抑胃肽，研究人员对天然抑胃肽(nGIP)进行了结构改造，并利用基因工程的方法制备获得了抑胃肽及其衍生物，接着在动物体内对抑胃肽衍生物的生物学活性进行检测。鉴于抑胃肽体内活性持续时间较短的主要原因是DPPⅣ的降解，研究人员将DPPⅣ的识别位点即第二位的丙氨酸(Ala2)突变成丝氨酸(Ser2)，并将其命名为mGIP2，这个抑胃肽衍生物能抵抗DPPⅣ的降解，但仍保持抑胃肽的降血糖活性；此外在碳末端增加一个半胱氨酸(Cys)，并将其命名为nGIP243。据此设计，进一步利用PCR的方法获得天然抑胃肽及衍生物的基因，并将其克隆到大肠杆菌表达载体pET32a (+)中。将筛选得到的正确克隆分别命名为pET32a- nGIP(nGIP) pET32a- mGIP2，pET32a- mGIP243，抽提质粒并转化到宿主菌E.coli BL21 (DE3)中，得到相应的基因工程菌株。通过优化，即可得到工程菌的培养条件及GIP衍生物的纯化方法：将过夜培养的菌体按4%接种量接种，当菌体长到OD600为0.6-0.8时加入异丙基-p-D-硫代半乳糖苷(IPTG)到终浓度为1mmol/L，在37℃，210r/min的条件下继续培养4h，收集菌体；破菌上清经过亲和层析进行纯化，用IDA80可以洗脱大部分杂蛋白，含有硫氧还蛋白的融合蛋白主要在IDA100，IDA200中洗脱，收集并脱盐用于下一步的酶切；纯化的融合蛋白用EK酶在25℃下作用16h，收集IDA20的洗脱产物，即可得到电泳纯的目的蛋白(nGIP，mGIP2和mGIP243)。
动物实验显示，与天然抑胃肽(nGIP)相比，mGIP2，mGIP243均表现出较长的体内降血糖活性。特别是mGIP243的降血糖活性持续时间显著延长(p0.01)，nGIP在30min时己没有显著的降血糖活性，而mGIP2和mGIP243的降血糖活性分别可持续到30min和90min，mGIP243降血糖效果是mGIP2的3倍。这说明mGIP243不仅可以抵抗DPPⅣ的降解，还可能利用碳末端增加的半胱氨酸与体内白蛋白结合，从而降低了肾小球滤过作用，以此延长其在体内的停留时间。免疫印迹实验显示mGIP243可以在体外没有任何催化剂和辅助的情况下与白蛋白结合，因此可以推测mGIP243在体内可部分以复合物的形式存在，从而延长体内半衰期。通过改造使GIP衍生物nGIP243可能成为治疗糖尿病的候选药物[3]。
参考文献
[1]刘厚森,董小英,唐胜球.抑胃肽的研究进展[J].现代农业科技, 2006(12S):3.DOI:10.3969/j.issn.1007-5739.2006.23.094.
[2]孙玲君,邵加庆,王坚.肠抑胃肽与2型糖尿病[J].中国全科医学, 2008, 11(8):4.DOI:10.3969/j.issn.1007-9572.2008.08.036.
[3]宋文程.GIP衍生物的克隆、表达、纯化及生物学活性研究[D].华东师范大学,2011.DOI:10.7666/d.y1902610.