新型抗糖尿病并发动脉粥样硬化重组蛋白质分子的构建及作用机理研究

糖尿病并发动脉粥样硬化是糖尿病并发症中较常见且危害性最大的一种，但目前临床上却无专门药物可用。本项目拟针对糖尿病并发动脉粥样硬化的发病机理进行重组蛋白质分子合理化设计，以期获得兼具抗动脉粥样硬化作用的重组降血糖蛋白质分子。首先，分别以胰高血糖素样肽-1重构体结构和脂联素球状域截短片段结构对目标蛋白的N端和C端结构域进行分子设计，目的在于使所得融合蛋白对相应受体具有较高亲和力；其次，根据柔性刚性、分子链长短及侧链结构等对融合蛋白的接头结构进行优化设计，目的在于使最终分子在保留各自底物分子活性的同时不产生免疫原性甚至分子毒性；然后，在筛选获得目标分子后进行药效学评价和作用机制分析。本项目的顺利完成，不仅可获得兼具抗动脉粥样硬化作用的重组降血糖蛋白质分子，为糖尿病并发动脉粥样硬化的预防和治疗提供先导分子，还可为其它类似双功能分子的设计开发提供借鉴，对创制新型蛋白质药物研究也具重要意义。

糖尿病并发动脉粥样硬化是糖尿病并发症中一种最常见且危害最大的并发症，动脉粥样硬化又可引发严重的心血管疾病，增加糖尿病人的死亡率。本项目针对诱发糖尿病并发动脉粥样硬化的危险因素，应用计算机辅助设计和蛋白质工程技术，将胰高血糖素样肽-1和脂联素球状结构域通过连接肽连接，分别对底物分子和连接肽进行结构优化，设计并制备了一系列融合蛋白分子（GAD）。通过对其受体激活能力进行比较，筛选获得双功能融合蛋白GAD 1。动物实验结果表明，GAD 1具有显著的降糖降脂活性，能抑制高脂饮食诱导的模型小鼠的动脉粥样硬化斑块的形成，并改善其葡萄糖耐受。进一步研究显示，GAD 1可通过cAMP-PKA信号通路发挥抗炎作用，结合降脂作用，发挥抗动脉粥样硬化的作用。采用PEG修饰辅助复性的方法获得PEG修饰的重组融合蛋白，该PEG修饰产物（PEG-GAD 2）具有较高的降糖降脂活性，为长效GAD的开发奠定了基础。本研究获得的重组融合蛋白分子为糖尿病并发动脉粥样硬化的治疗和预防提供了先导分子，也为其他类似双功能分子的设计开发提供了借鉴。