牙釉是哺乳动物体内硬度最高的生物矿物,具有优异的物理化学性能。牙釉是由一系列牙釉基质蛋白精细调控形成的,釉原蛋白含量占整个牙釉基质蛋白的90%以上,在牙釉矿化过程中起重要作用,除此之外,以天然釉原蛋白为主要成分的牙釉基质蛋白也是牙周修复以及骨修复的活性成分。随着全长釉原蛋白蛋白酶解及釉原蛋白mRNA的选择性表达,釉原蛋白存在至少15种蛋白质异形体,这些同种异形体的含量、相对比例和分布区域随着牙釉成熟过程而变化,暗示着每一种釉原蛋白异形体在牙釉生物矿化过程中都起着独特的作用。猪源釉原蛋白经抽提后被广泛用于牙周组织再生并且在临床上显示出卓越疗效,但是其具体有效成分以及有效成分的作用机制仍然不清楚。尽管釉原蛋白基因重组技术的出现推动了釉原蛋白性质研究的发展,随后的实验结果显示釉原蛋白和重组釉原蛋白之间的结构差异导致了生化性质和功能上的差异。相比天然釉原蛋白,对应的重组釉原蛋白异形体缺少N端的甲硫氨酸和16位丝氨酸上的磷酸基。因此,对天然釉原蛋白的性质和功能的研究很有必要。天然釉原蛋白异形体纯化对它们各自在牙釉矿化和牙周组织修复中的功能研究至关重要。但釉原蛋白体系的复杂性以及釉原蛋白几种含量大的组分相互团聚的特点,导致从动物源的发育牙釉质中纯化获得高纯度的釉原蛋白异形体变得艰难。本研究首先着手于解决天然釉原蛋白难以纯化的问题,通过梳理反相液相色谱分离纯化蛋白质的基本规律,结合釉原蛋白自身的团聚的特点,总结出纯化天然釉原蛋白目标蛋白的方法。本实验具体阐述三种代表性釉原蛋白异形体(TRAP、P148、P173)的分离纯化过程,重点讨论色谱制度的建立过程。并对纯化得到的蛋白产物进行纯度检测和身份鉴定,同时对整个纯化方法的可重复性进行讨论。实验表明,35-36%的乙腈浓度是纯化釉原蛋白粗提物主要团聚体的最有效乙腈浓度。牙釉生物矿化是一个蛋白基质调控钙磷矿物形成的过程。普遍认为,蛋白与钙离子结合的矿物形核过程,是后续形成磷酸盐生物矿物的基础。在釉原蛋白调控牙釉矿化的过程中,各种釉原蛋白的异形体与钙离子相互作用的研究,对揭示各种釉原蛋白异形体的独特作用具有启示性的意义。本实验等温量热滴定及荧光光谱的实验结果显示钙离子与釉原蛋白的结合是通过结合负电性的氨基酸以及磷酸基进行的。动态光散射结果显示在加入钙离子的情况下,三种釉原蛋白对应溶液中的团聚体都趋向于增大。全长釉原蛋白的N端是引起釉原蛋白团聚的绝对因素之一,釉原蛋白的中段具有加大团聚体分布范围的作用,而釉原蛋白的C端则有抑制团聚体分布过宽和团聚体尺寸过大的作用。圆二色谱结果显示釉原蛋白的中段结构稳定,N端和C端与钙离子结合时二级结构变化巨大。蛋白与晶体的相互作用,在蛋白调控晶体的生长、融合等方面起着重要的作用。本实验首先纯化得到天然纳米牙釉颗粒,并比较天然纳米牙釉颗粒与石英感应金片上羟基磷灰石的差异。然后用石英微晶天平方法实时监测三种釉原蛋白异形体在表面覆有羟基磷灰石金片的感应器上的成膜情况。并对三种釉原蛋白异形体的成膜机理以及在牙釉矿化中可能起到的作用进行讨论。实验结果显示釉原蛋白的C端与羟基磷灰石有快速强烈的吸附。P173形成刚性膜,TRAP与P148形成粘滞性薄膜。天然釉原蛋白的混合物在牙周修复中被证明具有显著的效果,其中某些成分具有促进成骨诱导的作用被认为是牙周修复的相关基础之一,但其具体有效组分及其作用机制仍然不清楚。本实验从细胞增殖、ALP活性、成骨分化相关基因表达量检测以及茜素红钙结节染色四个方面检测三种釉原蛋白对骨髓基质干细胞成骨分化相关指标的影响。实验显示P148是釉基质蛋白是促进成骨分化的成分,N端和C端的存在都会降低釉原蛋白成骨分化的能力。