蜘蛛丝蛋白纤维的研究进展

蜘蛛丝是一种具有卓越力学性能和生物相容性的天然材料,近年来在医学、纺织、航空、军事等领域得到了广泛的应用。本文首先介绍了蜘蛛丝蛋白的基本结构与性质,然后梳理了目前合成蜘蛛丝纤维的主要方法,包括遗传工程、溶剂纺丝和湿法纺丝等。在此基础上,分析了现有研究中存在的问题及挑战,并展望了未来研究方向。

基因枪轰击法将蜘蛛丝蛋白基因(ADF3)转入海岛棉的研究

用海岛棉茎尖作为基因枪转化的靶材料,建立了可重复的海岛棉转化系统。将海岛棉茎尖分生组织经过3～6周的诱导、继代培养生长后,可以形成足够量的再生植株。用含有Npt-Ⅱ基因和蜘蛛丝蛋白基因的质粒轰击新疆海岛棉4个品种茎尖分生组织,在含有70～100mg/l卡那霉素的培养基上筛选、预再生、再生及生根培养,获得的24株抗卡那霉素转基因再生植株。所获得的转基因植株经卡那霉素筛选,再生植株总DNA提取,Southern点杂交分子检测,初步证明有2株转化植株目的基因已整合到海岛棉基因组中,同时也已得到种子。研究为通过植物基因工程的方法以期改良棉花纤维品质提供了一条新的途径。

时间分辨红外光谱对丝蛋白膜构象转变动力学的研究:不同碱金属离子对蜘蛛丝蛋白膜构象转变的影响

运用时间分辨红外光谱对碱金属盐溶液诱导发生的蜘蛛丝蛋白膜的构象转变过程进行跟踪研究.结果表明虽然构象转变速率为NaCl>KCl>LiCl,但是在最终完成构象转变的丝蛋白膜中 β 折叠结构的比例却是KCl>LiCl>NaCl.综合膜的构象转变速率和程度,可以认为在三种碱金属盐中,KCl最有利于丝蛋白的构象转变,这与钾在蜘蛛吐丝过程中起重要作用的观点(即发现在丝腺体中的丝蛋白胶状物,越靠近吐丝口,钾离子含量越高)相吻合.同时根据对构象转变动力学数据的分析,认为蜘蛛丝蛋白膜的构象转变由快慢两相组成,其中较快相(相应时间常数为5min左右)对应于链段运动引起的构象转变,而较慢相(相应时间常数为 5 0min左右)

蜘蛛丝蛋白研究进展

由于蜘蛛丝蛋白分子高度重复的一级结构、特殊的溶解特性和分子折叠行为以及具有形成非凡力学特性丝纤维的能力而引人注目。本文从蛛丝蛋白基因、天然蛛丝形成过程、蛛丝蛋白的基因工程生产及蛛丝蛋白的应用前景等几个方面着重介绍了近20年来对蛛丝蛋白的研究进展。围绕蛛丝蛋白展开的研究将有助于揭示蛋白质一级结构、蛋白质分子折叠与蛋白质大分子特性之间的内在联系。

蜘蛛丝蛋白的研究进展

蜘蛛丝属线状蛋白质,具有独特的结构和性能特点,是世界上拉力强度和弹性最强的纤维之一,其强度比钢还要硬.一些蜘蛛丝蛋白的基因已被克隆出来,并且用不同的表达载体表达,同时进行了成丝研究.由于蜘蛛丝性能独特,在许多领域具有良好的应用前景.

蜘蛛丝蛋白的基因结构及其表达研究进展

蜘蛛丝的本质是蛋白质。由于蜘蛛牵引丝集合较高的抗张强度与弹性于一体,因此被许多研究人员看好,认为是一种难得的“生物钢”,并预言其在工农业生产及军事装备等领域具有广阔的应用前景。本文详细介绍了近年来蜘蛛丝蛋白的基因结构及其表达的研究进展。

蜘蛛丝蛋白基因的合成及其串联体在大肠杆菌中的表达

赋有许多独特性能的天然蛋白质纤维——蜘蛛丝在生物医学、材料和军事等领域具有广泛的应用前景，但惟有通过基因工程手段才能大量获取。根据已报道的蜘蛛丝蛋白的氨基酸序列，结合蜘蛛丝蛋白的模块结构特性和功能的关系，优化设计并人工合成了全长为429bp的蜘蛛丝蛋白基因SPS。将该基因克隆到质粒pET-32a中，构建成表达载体pET-SPS1，并进一步构建了它的多个串联体表达载体pET—SPS（2～8）。所有表达载体在大肠杆菌BL21（DE3）中进行了诱导表达，重组蜘蛛丝蛋白得到了纯化。结果表明，合成的蜘蛛丝蛋白基因与预期一致，融合表达的蜘蛛丝蛋白几乎全部可溶。其中，1—3串联体蜘蛛丝蛋白基因能够有效表达，但随着串联数的进一步增加，蜘蛛丝蛋白基因融合表达效率下降，初步探讨了下降的可能原因。

蜘蛛丝蛋白促凝血作用及其机制的初步探讨

目的探索蜘蛛丝蛋白的促凝血作用,初步探讨其作用机制。方法通过体外凝血实验(凝血板法、试管法、血浆复钙时间测定)及创面止血实验(以SD大鼠为研究对象,进行皮肤创面、肝脏创面、股动脉切开进行局部创面止血实验),比较蜘蛛丝蛋白组、云南白药组、生理盐水组各组的凝血时间及止血时间;并采用凝固法测定各组大鼠活化部分凝血活酶时间(APTT)、凝血酶原时间(PT)和凝血酶时间(TT)。结果与生理盐水组比较,蜘蛛丝蛋白组与云南白药组均能显著缩短大鼠体外凝血时间及大鼠皮肤创面、肝脏创面及股动脉切口的止血时间(P<0.01或P<0.05),且能缩短大鼠的APTT、PT和TT(P<0.01或P<0.05)。结论蜘蛛丝蛋白具有较明显的促凝血作用,激活内源性凝血系统和外源性凝血系统可能为其作用机制之一。

蜘蛛丝蛋白的模块结构性能和重组表达

蜘蛛丝是一类天然蛋白质纤维,具有独特的机械性能(高强度、高弹性和高断裂功等)和卓著的生物学特性(生物可降解性和与生物组织的相容性等),在生物医学、材料、纺织和军事等领域都有着很高的潜在应用价值。综述了不同蜘蛛丝蛋白的模块结构特征及与其功能的关系,扼要介绍了目前利用各种基因工程方法表达重组蜘蛛丝蛋白的研究进展。

蜘蛛丝蛋白工业化生产技术研发进展

蜘蛛丝有许多独特的性能，可用作涂层和医用产品。它性能稳定，一种工业上可行的合成路线早在25年前就提出，目前市场上已经有很多相关专利，但是没有产品。

转基因家蚕生产含蜘蛛丝蛋白的新型复合茧丝纤维

为了人工大量生产蜘蛛丝蛋白．蜘蛛牵引丝基因（MaSpl）被用piggyBac转基因载体导人家蚕染色体中。茧丝蛋白分析显示，转基因家蚕可以生产含有蜘蛛牵引丝蛋白的复合茧丝新纤维。与天然茧丝相比．转基因家蚕茧丝强度增加5．3％．而断裂伸长几乎没有变化。研究表明。利用转基因家蚕大量生产各种新型复合蛋白质纤维材料具有潜在的应用前景。

可产蜘蛛丝蛋白的山羊

加拿大魁北克NEXIA生物技术公司的研究人员利用转基因技术．从哺乳动物的细胞中生产出蜘蛛丝蛋白．并发明了一种提取它的方法。就人类目前对自然界的认识而言，蜘蛛丝是公认的最为坚韧的天然纤维物质之一．由于它的这种特性，蜘蛛丝既适合用来做防身的盔甲．又可用于医疗手术中的缝合。不过，与蚕不同，蜘蛛很难驯养，因此，人类至今也不能大批量生产蜘蛛丝。

重组蜘蛛丝蛋白在腹股沟疝修补术中的应用前景

疝是普通外科的常见疾病。无张力疝修补术是一种以人工材料制成修补平片用以加强腹股沟管的后壁,此方法的优点在于克服了传统手术对组织解剖结构的破坏,且修补后的组织低张力或无张力,但是寻找一种完美的修补材料是多年以来疝外科医师一直追寻的目标。完美的补片应具有:没有生物学活性及抗原性;免疫原性低;稳定性高;力学性能良好;组织相容性良好;抗黏连,抗感染,减轻患者疼痛感等特点。当前蚕丝因特性优质、产量来源广泛,已经大量应用于各个行业,其中生物医学领域也多有涉及,如在运动损伤中的组织修、药物纤维的开发与应用等,而蜘蛛丝因其某些特性与蚕丝相似,但其功能又远超蚕丝,因此,本文主要介绍蜘蛛丝以及其在医学中的应用,尤其是作为疝修补材料的应用。

类蜘蛛丝丝素蛋白SPF198在毕赤酵母中的分泌表达

将人工合成的长度为594 bp的类蜘蛛丝丝素蛋白spf198基因克隆到表达载体pP iczαA并导入毕赤酵母(Pichia pastoris)GS115细胞内,利用筛选到的Mut+(m ethanol utilization p lus)重组酵母株进行了表达。初步的研究结果显示,spf198基因在GS115酵母里可以正确表达。