CN102250217A - 华南雨蛙促皮肤损伤修复多肽及其基因和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及华南雨蛙促皮肤损伤修复多肽及其基因和应用,属于生物医学领域。华南雨蛙促皮肤损伤修复多肽包括Hylareleasin3和Hylareleasin4,是中国两栖类动物华南雨蛙基因编码,分子量分别为1764.106道尔顿和1707.05道尔顿,等电点为9.61和9.60;华南雨蛙促皮肤损伤修复多肽Hylareleasin3和4全序列分别为:Hylareleasin3:NH2-GLLDPVTHILGGFLRR-COOH;Hylareleasin4:NH2-GLLDPVTNILGGLLRR-COOH;它们编码的基因都由365个核苷酸组成,其中编码成熟部分的为第217-264位核苷酸。人工合成的华南雨蛙促进人脐静脉内皮细胞(HUVEC)增殖及促进HUVEC释放表皮生长因子(EGF)和血管内皮生长因子(VEGF)的活性,能够作为制备治疗促进血管内皮细胞和表皮细胞增殖及组织再生,对体表创伤、烧伤和溃疡制剂的应用。本发明还具有序列简单、合成方便的优点。
Description
技术领域:
本发明提供2种华南雨蛙(Hyla simplex)促皮肤损伤修复多肽Hylareleasin3和Hylareleasin4及其基因和应用,属于生物医学技术领域。
背景技术:
皮肤作为机体天然的保护屏障,有机械阻挡病原体的作用。一旦皮肤的天然屏障作用被损坏,机体就会立即自动开启生理开关进行皮肤的损伤修复。皮肤的损伤修复由一系列复杂的生物化学及细胞生物学事件组成,经典的皮肤损伤修复模型分为四个连续或是交错重叠的阶段:止血,炎症,增殖和重塑。因此,针对皮肤损伤修复过程的一个或几个阶段进行药物开发,都可能具有良好的靶向治疗意义。
在皮肤损伤修复的增殖阶段,血管生成对创伤愈合具有十分重要的意义。血管形成是一个由多种细胞因子和多种细胞成分参与的、动态的、协调的复杂过程,但其起始的中心环节是血管内皮细胞(EC)的增殖、迁移、分化及管腔形成。多种促进血管形成的生长因子能促进内皮细胞增殖、迁移和粘附。参与血管形成的细胞因子可以分为促血管形成的生长因子和抑制血管形成的抑制因子,两类因子共同决定血管形成的过程。VEGF(血管内皮细胞生长因子)是促内皮细胞有丝分裂素,在生理性和病理性血管形成中都是关键的调节因子,它通过与VEGF受体2(VEGFR2)/(KDR/flk-1)结合发挥作用,能促进内皮细胞的迁移、增殖和增加血管通透性。其它促血管生成生长因子还有血管形成素1(Ang-1)、成纤维细胞生长因子(FGF)、肝细胞生长因子(HGF)、转化生长因子(TGFβ1)、表皮生长因子(EGF)、血小板衍生因子(PDGF)等,它们具有广泛的促进血管内皮细胞和表皮细胞增殖及组织再生的生物学活性,对体表创伤、烧伤和溃疡等创面的治疗具有较大的临床应用价值。
在中国的传统中药和民族医药中,许多两栖类动物被作为药材而被广泛的应用,如中华蟾蜍Bufo gargarizans,大蹼铃蟾Bombina maxima,黑斑蛙pelophylax nigromaculata,沼蛙Hyla ranaguentheri和泽蛙Euphlyctislimnocharis等。这些两栖类动物的皮肤和内脏具有广泛的药理活性和临床疗效,已报道药理活性有:广谱抗菌作用、抗肿瘤、局部麻醉、镇痛、免疫调节、对心血管系统的作用等,另一方面,传统中药药物成分的复杂性及其炮制方法的局限性也是造成药物活性成分不能更好发挥作用的重要原因,因而从这些传统药物中寻找特定的活性单体化合物是中药现代化的重要内容之一。在国外,两栖类皮肤特定药理活性单体化合物的寻找已经成为新药发明的热点。近十几年对170多种两栖类皮肤活性肽和类似物进行了筛选,证明有40多种活性肽有较好的药物开发前景。
我国对两栖类药物的应用有悠久的历史,但对其活性成分和药理性质的研究主要集中于生物碱等有机小分子,对其皮肤活性蛋白肽类物质的研究还较少。华南雨蛙为雨蛙 科雨蛙属的两栖动物,主要分布于我国的海南,广东和广西等省,主要栖息于树上生活,为了逃避多种生物天敌的侵袭和适应多变的自然环境以及避免受伤等机体损伤,在长期的进化过程中,雨蛙的皮肤发展成为具有多种功能的器官,如:分泌大量抗菌肽抵御微生物侵袭;分泌神经毒素对抗各类天敌;分泌生长因子促进伤口愈合等。
发明人将本发明的华南雨蛙促皮肤修复多肽全序列氨基酸结构经蛋白质数据库进行搜寻比较,未发现有任何相同多肽。发明人将本发明的华南雨蛙促皮肤修复多肽编码基因经基因数据库进行搜寻比较,未发现有任何相同基因。
发明内容:
本发明的目的是基于上述现有技术基础,提供两种具有强烈的促进人脐静脉内皮细胞(HUVEC)增殖、及促进HUVEC释放表皮生长因子(EGF)和血管内皮生长因子(VEGF)活性的华南雨蛙促皮肤损伤修复多肽及其基因和应用。
为了实现本发明的目的,本发明提供了如下技术方案:
华南雨蛙促皮肤损伤修复多肽:
该华南雨蛙促皮肤损伤修复多肽包括Hylareleasin3和Hylareleasin4,是中国两栖类动物华南雨蛙基因编码,分子量分别为1764.106道尔顿和1707.05道尔顿,等电点分别为9.61和9.60;华南雨蛙促皮肤损伤修复多肽Hylareleasin3和4全序列分别为:Hylareleasin3:NH2-GLLDPVTHILGGFLRR-COOH;Hylareleasin4:NH2-GLLDPVTNILGGLLRR-COOH。
华南雨蛙促皮肤损伤修复多肽基因的克隆包括:
华南雨蛙皮肤总RNA提取,mRNA纯化,mRNA反转录及cDNA文库构建,设计引物,利用PCR方法筛选华南雨蛙促皮肤损伤修复多肽基因。扩增引物长度为20个核苷酸,其序列为5’GCACTCACTCACCCAAACAT 3’,PCR另一扩增引物为CLONTECH公司SMART TM cDNA Library Construction Kit中的3’PCR Primer引物,其序列为5′ATTCTACAGGCCGAGGCGGCCGACATG 3′。所获阳性单克隆进行基因核苷酸序列测定。基因测序结果表明编码华南雨蛙促皮肤损伤修复多肽基因的基因由365个核苷酸组成,自5’端至3’端序列为:
Hylareleasin3:
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编码华南雨蛙促皮肤损伤修复多肽Hylareleasin3为第217-264位核苷酸,其氨基酸序列为:
Gly Leu Leu Asp Pro Val Thr His Ile Leu Gly Gly Phe Leu Arg Arg
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Hylareleasin4:
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编码华南雨蛙促皮肤损伤修复多肽Hylareleasin4为第217-264位核苷酸,其氨基酸序列为:
Gly Leu Leu Asp Pro Val Thr Asn Ile Leu Gly Gly Leu Leu Arg Arg
1 5 10 15
华南雨蛙促皮肤损伤修复多肽基因作为基因工程制备华南雨蛙促皮肤损伤修复多肽的应用。
华南雨蛙促皮肤损伤修复多肽的制备方法:
根据编码华南雨蛙促皮肤损伤修复多肽的基因推断华南雨蛙促皮肤损伤修复多肽的氨基酸序列,用自动多肽合成仪合成其全序列。通过HPLC反相C18柱层析脱盐、纯化。然后用HPLC方法鉴定其纯度,分子量测定采用快原子轰击质谱法(Fast atombombardment mass spectrometry,FAB-MS),等电聚焦电泳测定等电点,用自动氨基酸测序仪测定氨基酸序列结构。
本发明的有益效果在于:
由华南雨蛙促皮肤损伤修复多肽编码基因推导其氨基酸结构,合成的华南雨蛙促皮肤损伤修复多肽Hylareleasin3和4具有显著的促进人脐静脉内皮细胞(HUVEC)增殖的作用和促进HUVEC释放表皮生长因子(EGF)和血管内皮生长因子(VEGF)的活性,能够作为制备治疗促进血管内皮细胞和表皮细胞增殖及组织再生,对体表创伤、烧伤和溃疡制剂的应用。该华南雨蛙促皮肤损伤修复多肽具有结构简单、人工合成方便、促进人脐静脉内皮细胞(HUVEC)增殖效果明显的特点。
附图说明:
图1华南雨蛙促皮肤损伤修复多肽Hylareleasin3和Hylareleasin4能够呈剂量依赖关系 (1μg/ml、5μg/ml、25μg/ml和125μg/ml)促进人脐静脉内皮细胞增殖。
图2华南雨蛙促皮肤损伤修复多肽Hylareleasin3和Hylareleasin4呈剂量依赖关系(1μg/ml、5μg/ml、25μg/ml和125μg/ml)促进人脐静脉内皮细胞增殖,并具有促进该细胞释放表皮生长因子的活性。
图3华南雨蛙促皮肤损伤修复多肽Hylareleasin3和Hylareleasin4呈剂量依赖关系(1μg/ml、5μg/ml、25μg/ml和125μg/ml)促进人脐静脉内皮细胞增殖,并具有促进血管内皮生长因子的活性。
具体实施方式:
下面用实施例来进一步说明本发明的实质性内容,但本发明的内容并不局限于此。
华南雨蛙促皮肤损伤修复多肽基因克隆:
I、华南雨蛙皮肤总RNA提取:
A.活体华南雨蛙用水清洗干净,放入液氮中速冻4小时,取皮肤组织,称重,取300mg皮肤组织,加入10ml总RNA提取缓冲液(Trizol溶液,美国GIBCOBRL公司产品),于20ml玻璃匀浆器中匀浆30分钟。
B.加入等体积酚/氯仿溶液,剧烈混匀,室温放置10分钟,4℃,12000rpm离心10分钟,弃除沉淀。
C.上清加入等体积的异丙醇,室温放置10分钟,4℃,12000rpm离心10分钟,沉淀用75%乙醇洗一次,晾干,管底沉淀物即为华南雨蛙皮肤总RNA。
II、华南雨蛙皮肤mRNA的纯化:
A.取华南雨蛙皮肤总RNA 500μg溶于500μl DEPC水中,放入65℃水浴10分钟,加人3μl的Oligo(dT)探针和13μl 20×SSC溶液,混匀,放置室温冷却,称为A液。
B.磁珠(SA-PMP)的洗涤:将磁珠轻弹混匀,至磁力架吸附30秒,弃上清,加0.5×SSC 0.3ml,至磁力架吸附30秒,最后加0.1ml 0.5×SSC悬浮,称之为B液。
C.将A液加入B液中,室温放置10分钟,至磁力架吸附30秒,弃上清,用0.1×SSC洗涤4次,最后弃上清,加0.1ml DEPC水悬浮,至磁力架上吸附30秒,将上清移至新的试管,再加入0.15ml DEPC水重新悬浮,至磁力架吸附30秒,移上清至上述试管,则上清中为纯化的华南雨蛙皮肤mRNA。
D.加入1/10体积3M乙酸钠,pH 5.2,等体积异丙醇,于-70℃放置30分钟,4℃,12000rpm离心10分钟,弃上清,沉淀溶解于10μl DEPC水中。
III、华南雨蛙皮肤cDNA文库构建:采用CLONTECH公司CreatorTM SMART TM cDNA Library Construction Kit质粒cDNA文库构建试剂盒。
A.cDNA第一链合成(mRNA反转录):
1.在0.5ml无菌的离心管加入1μl华南雨蛙皮肤mRNA、1μl SMART IV寡聚核苷酸、1μl CDS III/3’PCR引物,加2μl去离子水使总体积达到5μl。
2.混匀离心管中的试剂并短暂离心,72℃保温2分钟。
3.将离心管在冰上孵育2分钟。
4.在离心管中加入以下试剂2.0μl 5×第一链缓冲、1.0μl 20mM二硫苏糖醇、1.0μl 10mM dNTP混合物、1.0μl PowerScript反转录酶。
5.混合离心管中试剂并短暂离心,在42℃保温1小时。
6.将离心管置于冰上中止第一链的合成。
7.从离心管取2μl所合成的cDNA第一链备用。
B.采用长末端聚合酶链式反应(LD-PCR)方法扩增第二链
1.95℃预热PCR仪。
2.将2μl cDNA第一链(mRNA反转录)、80μl去离子水、10μl 10×Advantage2PCR缓冲、2μl 50×dNTP混合物、2μl 5’PCR引物、2μl CDS III/3’PCR引物以及2μl大肠杆菌聚合酶离心管进行反应。
3.在PCR仪中按以下程序扩增:
①95℃ 20秒钟
②22个循环:
95℃ 5秒钟
68℃ 6分钟
4.循环结束后,将离心管中合成的cDNA双链进行抽提。
1.将通过PCR得到的cDNA双链加入等体积的膜结合缓冲颠倒混匀,然后将混和液转入离心纯化柱,室温静置5分钟,使DNA充分与硅胶膜结合。16,000g离心1分钟,倒掉收集管中的废液。
2.加入700μl的洗脱液(含乙醇)于离心纯化柱中,16,000g离心1分钟,倒掉收集管中的废液。
3.重复步骤2。
4.16,000g离心5分钟。
5.将离心纯化柱置于新的离心管中。
6.加入30μl超纯水,在室温下静置5分钟。
7.16,000g离心1分钟,管底溶液即为所纯化过的cDNA双链。
D.大肠杆菌DH5α感受态细胞的制备:
1.挑取单个DH5α菌落,接种于3ml不含氨苄青霉素的LB培养基中,37℃培养过夜,次日取上述菌液按比例1∶100再接种于50ml LB培养液中,37℃振荡2小时。当OD600值达到0.35时,收获细菌培养物。
2.将细菌转移到一个无菌、一次性使用的、用冰预冷的50ml聚丙烯管中,在冰上方置10min,使培养物冷却至0℃。
3.于4℃以4100r/min离心10min,以回收细胞。
4.倒出培养液,将管倒置1min以使最后的痕量培养液流尽。
5.每50ml初始培养液且30ml预冷的0.1mol/L CaCl2-MgCl2溶液(80mmol/L MgCl2,20mmol/L CaCl2)重悬每份细胞沉淀。
6.于4℃以4100r/min离心10min,以回收细胞。
7.倒出培养液,将管倒置1min以使最后的痕量培养液流尽。
8.每50ml初始培养物用2ml用冰预冷的0.1mol/L CaCl2重悬每份细胞沉淀,分装后备用。
E.酶切、连接以及连接产物的转化:
1.在微量离心管中加入1μl Takara pMD19-T载体、4μl华南雨蛙cDNA双链溶液,全量为5μl。
2.加入5μl(等量)的连接酶缓冲混合物。
3.16℃反应2小时。
4.全量(10μl)加入至100μl DH5α感受态细胞中,冰中放置30分钟。
5.42℃加热90秒钟后,再在冰中放置1分钟。
6.加入37℃温浴过的LB培养基890μl,37℃缓慢振荡培养60分钟。
7.取200μl涂布于含有X-Gal、IPTG、Amp的LB培养基上37℃培养16小时,形成单菌落。
8.每个LB平皿用5ml LB液体培养基洗涤菌落,加30%甘油冻存。构建的cDNA大约含1×106个单独克隆。
IV、华南雨蛙促皮肤损伤修复多肽基因克隆筛选:
扩增引物长度为20个核苷酸,其序列为5’GCACTCACTCACCCAAACAT 3’,PCR另一扩增引物为CLONTECH公司SMART TM cDNA Library Construction Kit中的3’PCRPrimer引物,其序列为5′ATTCTACAGGCCGAGGCGGCCGACATG 3′。
PCR反应在如下条件下进行:94℃30秒钟,56℃30秒钟和72℃45秒钟,30个循环。
将扩增产物用1%琼脂糖凝胶电泳检测,切取目的条带,用DNA纯化试剂盒进行纯化。将纯化的目的片段连接到pMD19-T载体中,即得连接产物。将连接产物转化预先制备好的大肠杆菌DH5α感受态细胞。最后,取适量转化产物涂布至含Amp的LB平 板上,经37℃培养16h形成的单菌落即为含目的片段的阳性克隆。
挑取单菌落用M13引物检测插入片段的大小。挑选含目的片段的阳性克隆送DNA测序公司测序。
V、华南雨蛙促皮肤损伤修复多肽基因序列测定和结果:
提取质粒DNA用双脱氧法测定核苷酸序列,使用仪器为美国AppliedBiosystems373A全自动核苷酸序列测定仪,测序引物为BcaBESTTM Sequencing PrimerRV-M和BcaBESTTM Sequencing Primer M13-47,BcaBESTTM Sequencing Primer RV-M序列:5`GAGCGGATAACAATTTCACACAGG 3’,BcaBESTTM Sequencing PrimerM13-47:5’CGCCAGGGTTTTCCCAGTCACGAC 3’。基因测序结果自5’端至3’端序列为:
Hylareleasin3:
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Hylareleasin4:
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华南雨蛙促皮肤损伤修复多肽基因核苷酸的序列表为:序列长度为365个碱基,序列类型:核酸,链数:单链,拓扑学:直链状,序列种类:cDNA,来源:华南雨蛙皮肤。
华南雨蛙促皮肤损伤修复多肽Hylareleasin3为第217-264位核苷酸,其氨基酸序列为:
Gly Leu Leu Asp Pro Val Thr His Ile Leu Gly Gly Phe Leu Arg Arg
1 5 10 15
编码华南雨蛙促皮肤损伤修复多肽Hylareleasin4为第217-264位核苷酸,其氨基酸序列为:
Gly Leu Leu Asp Pro Val Thr Asn Ile Leu Gly Gly Leu Leu Arg Arg
1 5 10 15
华南雨蛙促皮肤损伤修复多肽基因作为基因工程制备华南雨蛙促皮肤损伤修复多肽的应用。
制备华南雨蛙促皮肤损伤修复多肽:
I、华南雨蛙促皮肤损伤修复多肽的制备方法:根据编码华南雨蛙促皮肤损伤修复多肽的基因推断华南雨蛙促皮肤损伤修复多肽的氨基酸序列,用自动多肽合成仪合成其全序列。通过HPLC反相C18柱层析脱盐、纯化。
II、分子量测定采用快原子轰击质谱法(Fast atom bombardment mass spectrometry,FAB-MS),以甘油∶间硝基苄醇∶二甲亚砜(1∶1∶1,V∶V∶V,体积比)为底物,Cs+作为轰击粒子,电流为1μA,发射电压为25Kv。
III、纯化的华南雨蛙促皮肤损伤修复多肽用高效液相色谱HPLC方法鉴定其纯度,分子量测定采用快原子轰击质谱法,等电聚焦电泳测定等电点,用自动氨基酸测序仪测定氨基酸序列结构。
华南雨蛙促皮肤损伤修复多肽Hylareleasin3和Hylareleasin4是中国两栖类动物华南雨蛙基因编码的两种多肽,分子量分别为1764.106道尔顿和1707.05道尔顿,等电点为9.61和9.60;华南雨蛙促皮肤损伤修复多肽Hylareleasin3和4全序列分别为:Hylareleasin3:NH2-GLLDPVTHILGGFLRR-COOH;Hylareleasin4:NH2-GLLDPVTNILGGLLRR-COOH。
华南雨蛙促皮肤损伤修复多肽的药理实验:
1.华南雨蛙促皮肤损伤修复多肽具有显著的促进人脐静脉内皮细胞(HUVEC)增殖的作用
将细胞用含0.02%EDTA的0.25%胰酶消化成细胞悬液。取96孔细胞培养板,每孔中加5×103细胞,在37℃,5%CO2的培养箱中培养5-6h让细胞贴壁后,每孔加稀释成不同浓度的待检样品20μl(1,5,25和125μg/ml),每个稀释度作3个重复,空白对照加同样体积的超纯水,培养44h后,每孔加5mg/ml MTT染液20μl,继续培养4h,可观察到蓝紫色结晶物。吸出培养液,每孔加150μl DMSO,在振荡器上振荡混匀,让结晶物充分溶解。于酶联检测仪上测定570nm处的光吸收值,参考波长为630nm。
细胞增殖率(%)=(Ax-A0)×100/A0(A0=空白对照光吸收值;Ax=样品光吸收值)
结果如图所示,华南雨蛙促皮肤损伤修复多肽具有明显的促进HUVEC增殖的活性,并呈现浓度依赖的关系,在样品浓度为125μg/ml时,hylareleasin3和4的增殖率分别达 到60%和140%。
2.华南雨蛙促皮肤损伤修复多肽促进HUVEC释放表皮生长因子(EGF)和血管内皮生长因子(VEGF)的作用:
将含有10%胎牛血清(FBS)DMEM的HUVEC细胞悬液接入12孔板,每孔的细胞数为2×105,待细胞贴壁后,将细胞培养上清置换为含有3%FBS的DMEM培养液,每孔加入不同浓度的样品,使样品终浓度达到1,5,25和125μg/ml,同时设置不加样品的空白对照孔,每个浓度设置2个复孔。孵育24小时后取出培养上清,用ELISA试剂盒(依科赛生物,上海)检测上清中EGF和VEGF的浓度。
结果如图所示,华南雨蛙促皮肤损伤修复多肽hylareleasin3和4能够诱导表皮生长因子(EGF)和血管内皮生长因子(VEGF)的释放,并呈现浓度依赖的关系。
SEQUENCE LISTING
<110> 中国科学院昆明动物研究所
<120> 华南雨蛙促皮肤损伤修复多肽及其基因和应用
<130> 1
<160> 2
<170> PatentIn version 3.3
<210> 1
<211> 365
<212> DNA
<213> Hyla simplex
<400> 1
Hylareleasin3:
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Hylareleasin4:
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aaaaa 365
<210> 2
<211> 16
<212> PRT
<213> Hyla simplex
<400> 2
Hylareleasin3:
Gly Leu Leu Asp Pro Val Thr His Ile Leu Gly Gly Phe Leu Arg Arg Arg
1 5 10 15
Hylareleasin4:
Gly Leu Leu Asp Pro Val Thr Asn Ile Leu Gly Gly Leu Leu Arg Arg Arg
1 5 10 15
Claims (4)
1.华南雨蛙促皮肤损伤修复多肽,其特征在于该华南雨蛙促皮肤损伤修复多肽包括Hylareleasin3和Hylareleasin4,是中国两栖类动物华南雨蛙基因编码的直连多肽,分子量分别为1764.106道尔顿和1707.05道尔顿,等电点分别为9.61和9.60;华南雨蛙促皮肤损伤修复多肽Hylareleasin3和4都由16个氨基酸组成,全序列分别为NH2-GLLDPVTHILGGFLRR-COOH和NH2-GLLDPVTNILGGLLRR-COOH。
2.权利要求1所述的华南雨蛙促皮肤损伤修复多肽的基因核苷酸序列,其特征在于:cDNA由365个核苷酸组成,其自5’端至3’端序列为:
Hylareleasin3:
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atacttggaggttttcttcgcagacgtaaataaaatgtaatgtaataagaacagttacta 300
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Hylareleasin4:
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3.编码权利要求2所述的华南雨蛙促皮肤损伤修复多肽基因核苷酸序列的成熟序列为第217-264位核苷酸,其氨基酸序列为:
Hylareleasin3:
Gly Leu Leu Asp Pro Val Thr His Ile Leu Gly Gly
Phe Leu Arg Arg
1 5 10
15
Hylareleasin4:
Gly Leu Leu Asp Pro Val Thr Asn Ile Leu Gly Gly
Leu Leu Arg Arg
1 5 10
15
4.权利要求1所述的华南雨蛙促皮肤损伤修复多肽,作为制备治疗促进血管内皮细胞和表皮细胞增殖及组织再生,对体表创伤、烧伤和溃疡制剂的应用。
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PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
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