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结直肠癌和2型糖尿病目前都是高发的危及人类生命健康的疾病。结直肠癌作为肠道常见的恶性肿瘤之一,在全球年发病人数超过50万,位居各种类型肿瘤的第三位,流行病学调查表明,该种疾病大多发生在经济较发达的国家和地区,随着我国生活水平的提高,结直肠癌发病率的增长速度也在不断加快,已从30年前的10/10~5上升到现在的30/10~5,居肿瘤死因的第三、四位,严重影响人民的健康。而2型糖尿病的发病率也在飞速增长,已经从1979年的1%增长到2002年的5%,并且目前越来越多的研究表明2型糖尿病、高胰岛素血症(hyperinsulinemia)会增加结直肠肿瘤的易感性。因此,糖尿病的防治也成为了刻不容缓的任务。胰岛素样生长因子结合蛋白7(insulin-like growth factor binding protein 7,IGFBP7)基因是我们实验室通过抑制性差减杂交法(suppression subtractive hybridization,SSH)从结肠腺癌-正常粘膜的差减cDNA文库中筛出,并在结肠腺癌中差异表达的一个基因,随后一直致力于该基因在结直肠癌中作用的研究,通过IGFBP7对结直肠癌细胞的生物学效应的探索以及分析结直肠癌病人癌组织的IGFBP7蛋白表达情况和病人预后的相关性分析,发现IGFBP7在结直肠癌中可能是一个侯选抑癌基因,另外在进行IGFBP7在结直肠癌中作用研究的同时,意外地发现结直肠癌病人空腹血糖与结直肠癌组织IGFBP7的表达水平呈正相关。国外也有报道发现未经治疗的2型糖尿病患者有明显的外周血血清IGFBP7聚集现象,提示该基因与2型糖尿病间存在相关性,鉴于以上研究,可推测IGFBP7是一个与结直肠癌、糖尿病都相关的重要基因。与IGFBP1-6相比,IGFBP7和IGFI的结合能力要弱5倍,但和胰岛素结合能力要强500倍,胰岛素因为其在结直肠癌以及糖尿病的发生发展中发挥着重要作用,预示着进行IGFBP7与胰岛素的结合相关方面的研究将有极为重要的意义。本实验以IGFBP7与胰岛素的结合性能为切入点,借助交叉学科的优势,尝试将同源建模、docking分析、相互作用能曲线分析、高通量分子场建模等方法有机地结合起来,预测出IGFBP7与胰岛素的结合残基主要包括四部分,其氨基酸序列号:172-176,196-201,217-220,235-244。依据预测结果,构建载体,分别表达融合蛋白,包括全蛋白pET28a-W(1-283)以及截断蛋白pET41a-I(172-244)、pET28a-01(1-171)、pET41a-02(244-283),并定性地检测它们与胰岛素的结合能力,根据检测结果从而明确IGFBP7与胰岛素结合的可能结构域,为将来设计药物调节IGFBP7与这些因子的结合力,从而改变它们的生物学效应奠定了坚实的基础。同时后期还将检测与胰岛素结合能力改变的IGFBP7突变蛋白在结直肠癌中的生物学效应,推断IGFBP7与胰岛素的结合在结直肠癌中的效应,初步明确IGFBP7发挥抑癌生物学效应的关键结构机制,为下一步寻求准确的靶标打下基础。实验结果显示W、I、02蛋白与胰岛素均有一定的结合力,而IGFBP7位于氨基端的01截断蛋白与其则没有结合能力,因而可推测IGFBP7蛋白与胰岛素可能的结合区域就是在IGFBP7蛋白的羧基端。通过以上我们关于IGFBP7蛋白与胰岛素结合功能域的预测以及验证研究,可得出以下结论:1.借助交叉学科的优势,通过将同源建模、docking分析、相互作用能曲线分析、高通量分子场建模等方法,预测出IGFBP7与胰岛素的结合残基主要包括四部分,序列号:172-176,196-201,217-220,235-244;2.根据预测结果,分别构建载体,诱导纯化获得四个融合蛋白:全蛋白pET28a-W以及截断蛋白pET41a-I、pET28a-01、pET41a-02,大小分别为32KD、35KD、21KD和32KD;3.分别定性检测W、I、01、02与胰岛素的结合能力,显示W、I、02蛋白与胰岛素蛋白均有一定的结合力,而位于IGFBP7氨基端的01截断蛋白则与之没有结合,因而可推测IGFBP7蛋白与胰岛素可能的结合区域就是在IGFBP7蛋白的羧基端。