蛛丝的奥秘

一只偷猎成功的蚊子,拖着圆滚滚的肚子,哼着小曲飞向角落,准备美美睡上一觉。然而,角落里的蛛网,却成了它永远的"睡床"。在树丛、草丛、旧屋子等处的角落里,蜘蛛织好一张张大网,然后躲在一边"守株待兔",静候误入歧途的可怜虫们。只要飞虫撞到蜘蛛     

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。     

黑寡妇蜘蛛牵引丝单一多聚序列对蚕丝性能改良的研究

蚕丝性能的优劣决定了蚕丝的价值和使用领域。本研究人工设计和构建了包含蜘蛛丝MaSp1基因中的32倍type1序列(32×MT1)和红色荧光蛋白表达框的piggyBac转基因质粒pBac[DsRed-32×MT1],通过显微注射家蚕品种兰10蚕卵获得了能够稳定遗传的转基因家蚕品系pBac-32×MT1。经荧光显微镜筛选、插入位点分析、mRNA表达丰度检测以及茧壳蛋白检测,证明了转基因家蚕能够表达融合了蛛蛛丝蛋白和轻链蛋白的重组丝。扫描电镜观察显示,转基因家蚕茧壳和丝纤维表面的形态和结构与野生型蚕品种兰10相近。傅里叶转换红外光谱去卷积分析表明,转基因家蚕丝蛋白二级结构中与丝应力有关的β折叠含量达到63.6%,而野生型品种兰10丝蛋白的β折叠含量约为20%。蚕丝机械性能测定表明,转基因家蚕蚕丝的应力、应变和韧性比野生型家蚕丝分别提升了27.7%、10.7%和45.2%。上述结果表明,在家蚕基因组中导入MaSp1基因的type1单一多聚序列能显著增强重组丝的综合力学性能。     

“马迹”和“马”没关系

正"蛛丝马迹"是个使用率很高的成语,释义为:比喻与事情根源有联系的不明显的线索。很多人望文生义,认为"蛛丝马迹"中的"马迹"是指马的蹄印,甚至连《中国成语大词典》、《汉语成语考释词典》都解释为"马"是骑马的马。其实,"蛛丝马迹"中的"马",与拉车驾辕、四蹄如飞的哺乳动物"马"没有任何关联,而是指一种活动于灶台上的小昆虫!这种小昆虫,学名"突灶螽",俗名"灶马",属直翅目蟋螽科。其名因地而异,重庆称之为"灶鸡",杭州称之为"灶壁鸡",广东地区则称之为"灶虾"。     

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。     

转基因蚕丝丝素膜的制备与性能表征

以转入蜘蛛丝蛋白基因的转基因家蚕的蚕丝为材料,用普通的流延成膜法即可将转基因蚕丝丝素溶液制备成丝素膜。以分别加入或未加入1%甘油的转基因蚕丝丝素膜和普通蚕丝丝素膜作为测试样品,通过傅里叶变换红外光谱(ATR-FTIR)、X射线衍射光谱(XRD)及机械性能测试和扫描电子显微镜(SEM)观察等手段表征转基因蚕丝丝素膜的结构与性能变化。与含1%甘油的普通蚕丝丝素膜比较,含1%甘油的转基因蚕丝丝素膜仍旧含有较多的无规卷曲和α螺旋结构,膜的表面较为粗糙,水蒸气透过量增加了15%~20%,水中溶失率略有增加(为22%),应变增加了1倍左右(为38.5%),耐久性也更优(为164次±11次)。此外,转基因蚕丝丝素膜和普通蚕丝丝素膜与1%甘油共混后,膜的结构和性能均得到明显改善。研究结果表明,含蜘蛛丝蛋白的转基因蚕丝丝素膜的结构较松散,表面孔隙变大,力学性能改善,更具有作为生物医用材料应用的优势。     

超级纤维蜘蛛丝的研究动向

蜘蛛丝纤维是自然界力学性能最优良的天然纤维蛋白, 所具有的强固性和柔韧性是其他人造纤维材料无法同时比拟的.仿蜘蛛丝研究一直是生物学界的热点,但到目前为止,这项研究还没有获得真正的成功.本文针对仿蜘蛛丝的难点问题,综述蜘蛛丝的机械性能、蜘蛛丝蛋白的一级结构、蜘蛛的吐丝机制研究、仿蜘蛛丝研究的进展和展望了蜘蛛丝的应用前景,以期能为仿蜘蛛丝研究提供有用信息.最后简单介绍了我们仿蜘蛛丝研究的一种新奇的思路.     

科技前沿

转基因蚕能吐出蛛丝纤维 美国研究人员培育出了一种能够吐出含有蜘蛛丝蛋白合成纤维的新型转基因蚕。该研究或许可以为这些纤维的大规模生产和在医疗等领域的应用打开大门.这种纤维首先有望在人工韧带、肌腱、组织支架、伤口敷料、缝合线等医用材料的制造上获得应用。     

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。     

前沿动态

黑猩猩基因组精细测绘黑猩猩的精细比例的基因图谱揭示了猿类经历与人类相比类似比率的基因重组,尽管在黑猩猩的基因组中牵涉到不同的区域。这一重组,对保持多样性及将有利的突变结合到某个生物体的遗传密码之中