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号。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。     

家蚕丝和蜘蛛丝纤维的性能比较和应用研究概况

通过对家蚕丝和蜘蛛丝进行成分、结构、性能的比较,分析两种纤维在力学等方面的差异,论述目前应用方面现状、蜘蛛丝研究方面的进展以及所遇到的问题,提出新的解决的方法。     

基于天然蚕丝及蜘蛛丝蛋白的生物材料研究进展

节肢动物由于生理及生存需要可分泌丝蛋白,并由所分泌的丝蛋白溶液纺制成具有优良机械性能与生物相容性能的丝纤维。根据仿生学原理,材料科学领域研制出多种基于丝蛋白的生物材料,与天然丝类似,这些生物材料具备优良的力学性能与生物相容性,在生物医学领域具有重要的应用价值。本文综述了基于丝蛋白的生物材料研究进展,以桑蚕丝及蜘蛛丝为例,重点分析了天然丝蛋白结构与性能的关系,并阐述了基于丝蛋白生物材料的制备方法及近年来相关材料制备研究方面的研究进展。     

家蚕丝素基因的研究进展

家蚕丝素蛋白基因不仅高度专一地在后部丝腺中表达，而且在家蚕胚胎发育及幼虫发育过程中，丝素蛋白基因的表达在时间和空间上受到精细的调控，因此研究丝素蛋白基因的调控方式，能使我们了解生物体如何利用遗传信息，对基因进行时间和空间上的表达调控。调控丝素蛋白基因表达专一性的启动子／增强子结构相对较为简单，也更利于研究。本文就近年来在家蚕丝索蛋白基因研究中取得的成果进行综述。     

蜘蛛丝蛋白基因工程的研究进展

蜘蛛丝是一种天然蛋白纤维。由于蜘蛛丝蛋白特殊的序列结构,使其具有独特的理化性能、力学性能及超收缩性能和优良的生物学性能。随着蜘蛛丝在多领域功能性材料应用价值的发掘,蜘蛛丝蛋白基因工程研究不断深入。简要介绍了蜘蛛丝的性能,重点综述蜘蛛丝蛋白序列基本结构和外源表达的研究,以及重组蜘蛛丝蛋白在多种宿主(包括细菌、酵母、植物、动物细胞及家蚕)中表达的研究进展,希冀通过基因工程的手段获得蛛丝蛋白并进行规模化开发生产得到更深入的研究与关注。     

天然黄色家蚕丝纤维与其他蚕丝纤维的形态结构比较

为了进一步促进彩色蚕丝的开发和应用,研究了通过杂交育种获得的天然黄色家蚕茧丝的外观形态和截面结构特征,并与普通白色家蚕丝、柞蚕丝和来自柬埔寨的多化性黄茧家蚕丝进行了比较研究。结果显示:天然黄色家蚕丝纤维的横截面形态主要呈三角形,与普通白色家蚕丝、多化性黄茧家蚕丝纤维的横截面形态相似,而柞蚕丝的横截面形态呈长椭圆形。天然黄色家蚕丝的颜色鲜艳,光泽感优于普通白色家蚕丝和柞蚕丝。离子刻蚀显示,天然黄色家蚕丝纤维内部的原纤表面组织结构比普通白色家蚕丝紧密。     

家蚕丝素蛋白抗氧化肽的制备及其稳定性研究

利用碱性蛋白酶水解家蚕丝素蛋白制备抗氧化肽,考察水解pH、水解时间、加酶量、底物浓度、水解温度5个因素对水解产物DPPH自由基清除率的影响,在此基础上采用响应面试验优化水解工艺条件,并调查家蚕丝素蛋白抗氧化肽对热、酸、碱和体外肠道消化的稳定性,测定不同分子质量范围的家蚕丝素蛋白水解产物组分的抗氧化活性.结果 表明,碱性蛋白酶水解制备家蚕丝素蛋白抗氧化肽的最优工艺条件为水解pH 8.69、水解时间60 min、加酶量3035 U/g、底物(丝素蛋白)质量浓度26.80 g/L、水解温度53.89℃,在此条件下制备获得的家蚕丝素蛋白抗氧化肽对DPPH自由基的清除率为55.16％.家蚕丝素蛋白抗氧化肽具有良好的热稳定性;在中性环境中抗氧化活性很稳定,但在强酸和强碱环境中抗氧化活性明显降低;经体外模拟胃肠道消化后,对DPPH自由基的清除率比未消化处理对照组提高了9.43百分点.分子质量小于5 kD组分是家蚕丝素蛋白抗氧化肽的主要活性组分.研究结果为家蚕丝素蛋白功能产品的开发提供了试验依据.     

蜘蛛丝的结构性能及表达策略研究进展

蜘蛛丝是一种天然蛋白质纤维,具有高强度、高弹性、高断裂能等机械性能以及显著的可降解性、组织相容性等生物学特性,在生物医学、材料、纺织和军事装备等领域均有重大潜在应用价值。利用原核或真核表达系统表达蜘蛛丝蛋白可以大量获取蜘蛛丝。综述了蜘蛛丝蛋白序列结构特征以及蜘蛛丝蛋白在大肠杆菌、酵母、植物、动物细胞、家蚕等表达系统中的表达策略研究进展,并重点阐述应用家蚕表达系统表达蜘蛛丝蛋白的策略,可供规模化生产蜘蛛丝蛋白参考。     

蚕丝蛋白的开发利用及其产业化前景

本文从蚕丝蛋白的开发利用方面,进行研究、学习、总结、分析、探讨蚕丝蛋白的产业化前景。     

家蚕桂灰卵基因的作用与卵壳构造

用扫描电镜观察了家蚕桂灰卵系中,球形卵(Gr~k/Gr~k)、桂灰卵(Gr~k/+)和正常卵+/+)卵壳表面及断面构造,结果:卵壳表面网状多边形小室的形状、大小及卵壳断面构造,因基因型而异.断面差异主要与卵壳中层的构造不同有关.笔者认为:Gr~k基因影响卵巢滤泡细胞的形态和大小,主要控制卵壳中层的构造.Gr~k和+Gr~k基因间可能是共显性的.     

保幼激素和蜕皮激素配合使用提高家蚕产丝量的研究

在五龄前期使用ＭＨ后、五龄中期使用ＪＨＡ，五龄发育经过与单独使用ＪＨＡ相似，最大体重、总食下量和总消化量比对照区增加；并能促进丝腺的成熟生长，延缓后部丝腺细胞的解体，茧层量比对照区增加１２．４％─２１．７％，比单独使用ＪＨＡ增加３％─５％；茧层生产效率和转化效率也有不同程度提高。     

保幼激素和蜕皮激素对家蚕离体后部丝腺吸收核酸和蛋白质标记前体的影响

用后部丝腺离体培养和示踪原子法,研究了保幼激素类似物和植源性蜕皮激素对家蚕后部丝腺吸收核酸和蛋白质标记前体的影响。离体后部丝腺对~3H-胸腺嘧啶核苷、~3H-尿嘧啶和~3H-甘氨酸的吸收活性均受培养液中激素的影响。在本试验培养时间内,总吸收量均以两种激素同时加入高于单种激素加入;在加入其中一种激素时,吸收活性还因供试幼虫发育时期的不同(五龄前期或后期)而表现出相反的趋势;吸收的~3H-甘氨酸参入后部丝腺蛋白质合成的比率,以加入保幼激素类似物时较低,加入蜕皮激素和两种激素同时加入时较高。因此认为,不同发育时期接受过不同内源激素作用了的后部丝腺,在短期的体外条件下对激素的反应是不同的;但五龄任何时期的后部丝腺,均是在两种激素共同作用下,比单种激素作用更有利于核酸和蛋白质的合成。     

家蚕后部丝腺转氨酶活性及其与茧质性状关系

采用酶学速率法分析了８个家蚕品种末龄第３、５、７日后部丝腺谷丙转氨酶（ＧＰＴ）、谷草转氨酶（ＧＯＴ）活力和比活力。少丝量品种末龄ＧＰＴ、ＧＯＴ比活力随末龄发育逐渐升高，多丝量品种ＧＰＴ比活力随末龄发育而不断下降，而ＧＯＴ比活力一直较高或略有升高。ＧＰＴ、ＧＯＴ比活力与茧层率、茧层量、全茧量的遗传相关，末龄第３天为显著正相关，第５天相关不显著，第７天为极显著负相关。ＧＯＴ、ＧＰＴ比活力遗传力分别达８７．４４％、８０．４％，可作为产丝量选择的重要生化指标。     

苜蓿银纹夜蛾核多角体病毒在家蚕蛹体内的复制及重组病毒外源基因的表达

家蚕蛹在复眼着色期,经4℃冷藏24小时后,可被Ac NPV(苜蓿银纹夜蛾核多角体病毒)感染。在蛹体内复制出的多角体大小差异较大,且比在昆虫Sf—21细胞中繁殖的Ac NPV和在蚕蛹体内形成的Bm NPV多角体小。在蛹体内繁殖的Ac NPV的游离病毒可以回返感染Sf—21细胞。由蚕蛹内分离的Ac NPV基因组DNA的限制性内切酶图谱与野生型的Ac NPV相同。以上结果证明Ac NPV可以在蚕蛹体内复制。含HBsAg基因(人乙肝表面抗原)的重组Ac NPV亦可感染家蚕蛹,并能正确表达外源基因。此外,还发现化蛹后第2天的家蚕蛹被注射约5×10~5PFU的Ac NPV,可诱导“人工滞育蛹”现象的发生,在25℃经过30天后蛹仍存活,发育停滞在复眼着色前阶段。     

家蚕一种新的胰蛋白酶基因电子克隆和序列分析

以按蚊胰蛋白酶基因的氨基酸序列为信息探针,对家蚕EST数据库进行同源检索筛选,克隆了家蚕一种新的胰蛋白酶基因.该基因编码271个氨基酸,与按蚊胰蛋白酶的一致性为32%,含有典型的胰蛋白酶功能结构域Tryp-SPc,但在催化三联体中His不保守,被Tyr替代.     

SD—Ⅲ三眠素诱导家蚕三眠化的效果及对茧丝质量的影响

SD—Ⅲ三眠素具有极强的抗保幼激素和抗蜕皮激素生理活性。应用SD—Ⅲ300ppm浓度的药液喷体,适宜时期在三龄饷食后1天,三眠诱导率可在95％以上,蚕儿发育齐整,虫蛹生命力,50公斤桑产茧、茧层较四眠蚕均有不同程度的提高,茧丝纤度细、综合均方差小,原料茧性状好,宜缫制高品位细纤度生丝。     

家蚕卵长期保存中碳水化合物和蛋白质的代谢变化

应用气相色谱法、酚—硫酸法以及聚丙烯酰胺凝胶电泳和薄层扫描等方法,测定了现行品种(苏5×苏6)蚕卵滞育各阶段山梨醇、糖元和主要卵黄蛋白质的代谢变化,并探讨了环境温度与蚕卵长期保存的关系。结果表明:(1)家蚕卵滞育各阶段山梨醇、糖元的含量和卵黄蛋白质的某些电泳区带发生了规律性的变化。(2)山梨醇含量的变化,可作为生化指标监测和判断蚕卵的滞育阶段。(3)0℃区的环境温度调节,是一种能及时和2充分适应蚕卵滞育各阶段生理要求的、比较理想的长期保存蚕卵的方法。     

禽马立克氏病毒糖蛋白B基因在家蚕中的表达

将马克克氏病毒（Marek'sdiseasevirus，MDV）糖蛋白B（gB）基因克隆入转移载体pBac－PAK8中，得到重组转移载体质粒pBacPAK（gB）。经限制性酶切图谱结合Southernblot分析鉴定表明，gB基因以正确方向插入转移载体，受多角体蛋白基因启动子控制。将此转移载体与经CvnI酶切线性化的亲本病毒Bm－BacPAK6DNA通过脂质体法共转梁家蚕细胞，只有发生重组的病毒才有复制增殖的能力。然后通过蓝白斑筛选、结合点杂交，纯化得到重组的空斑病毒vBM，用该重组病毒接种家蚕5龄幼虫，对表达产物进行SDS－PAGE分析，检测到gB基因在家蚕中高效表达，表达产物的分子量主要为97KD，表达量约为1mg／mL血淋巴。     

家蚕后部丝腺离体线粒体的制备及其电镜制样技术的改良

为研究家蚕(Bomb yxmori)线粒体DNA(mt DNA),我们用一种简便的提取分离技术获得了纯净完好的离体线粒体制品。在离体线粒体电镜制样过程中,发现琼脂予包埋、乙醇脱水处理将破坏线粒体膜结构。改用线粒体沉淀直接固定,丙酮脱水处理电镜样品,线粒体膜结构得到保存,效果良好。