基于贻贝和沙堡蠕虫的仿生黏附肽构建及评价

目的:基于仿生学原理设计、合成具备黏附性能的阴、阳离子肽,并分析其混合后对黏附力的影响,为新型仿生黏附材料研制奠定基础。方法:分析贻贝足蛋白5(mussel foot protein 5,Mfp5)和沙堡蠕虫分泌蛋白3(cement precursor protein of the Phragmatopoma californica 3,Pc3)的结构特点,理性设计出黏附性能较好的阴、阳离子肽。通过拉力强度试验机、原子力显微镜(atomic force microscope,AFM)及石英晶体微天平(quartz crystal microbalance,QCM)等对其黏附力和吸附量等参数进行检测,并从多肽组成和相互作用等方面分析其黏附机制。结果:阴、阳离子肽通过多肽固相合成法合成,纯度达到95%以上。拉力测试表明阴、阳离子肽的黏附力随固化时间增加而增大,最高分别达到174.04 kPa及180.11 kPa,并且两者混合后黏附力显著增强,等比例混合后高达347.81 kPa;QCM检测表明阳离子肽、阴阳离子肽混合物对金(aurum,Au)表面的吸附量可分别达到82.67 ng/cm^(2)和151.53 ng/cm^(2);AFM检测阴、阳离子肽的平均微观黏附力分别为5.43 nN及4.95 nN,且两者等比例混合后可提高至18.54 nN。结论:基于贻贝和沙堡蠕虫构建的阴、阳离子肽具备良好的黏附性能,且其黏附力可通过静电力介导的复合凝聚显著提高,该结果为新型仿生黏附材料研制提供了依据。

基于沙堡蠕虫和贻贝黏蛋白的融合基因构建及其在昆虫细胞中的表达

目的构建基于贻贝足蛋白(Mfp)和沙堡蠕虫分泌蛋白(Pcs)的融合基因,并实现其在昆虫细胞中的表达,为新型黏附材料研制奠定基础。方法理性设计基于Mfp和Pcs的融合分子,通过PCR扩增得到目的基因,再通过pFastBacHBM载体所介导的平末端克隆以及DH10Bac所介导的转座合成带有目的基因的重组杆状病毒质粒(Bacmid DNA),利用昆虫表达系统生成携带目的基因的杆状病毒,并通过病毒感染细胞实现融合蛋白Pc1⁃Mfp5的可溶性表达。结果测序结果显示,重组载体构建成功。病毒滴度测试显示,收获高滴度的杆状病毒。SDS⁃PAGE以及Western印迹分析表明,Pc1⁃Mfp5融合蛋白在昆虫细胞中实现了可溶性表达。结论成功构建pc1⁃mfp5融合基因,并实现了其在昆虫系统中的可溶性表达,为新型仿生黏附材料的研制奠定了基础。