基因工程仿生蜘蛛絲蛋白中重復模塊對生絲性質(zhì)的影響.pdf

1、東華大學碩士學位論文基于工程仿生蜘蛛絲蛋白中重復模塊對生成絲性質(zhì)的影響姓名：湯傳龍申請學位級別：碩士專業(yè)：生物化學與分子生物學指導教師：孟清2012-01-09的特點將這段基因分別拼接得到分別含有1 ．4 段重復序列的質(zhì)粒P E ．S c I ／2 ／3 ／4 ，在重復片段的兩端分別加上人工合成的蛛絲基因的N 端和C 端基因。將拼接得到的四段基因與I M P A C T ( I n t e i n - M e d i a t e d P

2、 u r i f i c a t i o nw i t h a n A 伍n i t yC h i t i n - b i n d i n gT a g )系統(tǒng)【5 ，6 J 的P T W I N l 質(zhì)粒融合表達得到N ．S c l ／2 ／3 ／4 ．C ．I n t e i n ．C B D 蛋白( 質(zhì)粒P 1 、- N ．S c l ／2 ／3 ／4 ．C ) ，利用幾丁質(zhì)結合蛋白與幾丁質(zhì)樹脂的特異性結合親和層析得到N ．S c

3、 l ／2 ／3 ／4 ．C ．I n t e i n ．C B D 蛋白，通過加入D T T 誘導I n t e i n 發(fā)生N 端斷裂，得到N ．S c l ／2 ／3 ／4 ．C 蛋白。將純化的蛋白透析至p H 7 ．0 的去離子水中，利用六氟異丙醇( H F I P ) 溶劑將冷凍干燥后的蛋白按照2 0 ％的質(zhì)量體積分數(shù)回溶后，通過濕紡的手段得到四種單纖維類蜘蛛絲。組成絲纖維的四種絲蛋白單分子內(nèi)N 端和C 端非重復結構的數(shù)量是一

4、樣的，不同的是逐漸增加的重復模塊數(shù)量。通過對四種單絲的應力應變測試發(fā)現(xiàn)隨著重復模塊數(shù)增多，絲纖維的延展性越好，最好的是含有四段重復模塊的絲纖維，應變程度可以達到2 5 ％。但是纖維的抗張強度并不是隨著蛋白質(zhì)分子量增加一直增強，含有四段重復模塊的絲纖維應力為6 0 M P a ，而含有三段重復模塊的絲纖維應力達到了1 2 0 M P a ，是含有四段重復模塊絲纖維的兩倍，說明重復模塊對絲纖維強度并不是主要影響因素。再對四種單絲進行顯微激光

5、R a m a n 測試，分析仿生蜘蛛絲的內(nèi)部二級結構組成【7 】，通過研究發(fā)現(xiàn)四種重組蛛絲中，都含有Q - h e l i x 、B ．s h e e t 、B ．t u m 和m n d o mc o i l 蛋白質(zhì)二級結構。N 端和C 端非重復模塊不是鞭毛狀絲的基因叫端、C 端和重復模塊氨基酸序列見附錄) ，主要組成Q ．螺旋、B ．折疊和無規(guī)則卷曲結構。四種絲纖維在蛋白質(zhì)二級結構上，其Q ．螺旋、B ．折疊和無規(guī)則卷曲結構含量是

6、大體一致的。鞭毛狀絲重復模塊氨基酸序列主要都是由G P G G X 的結構組成，形成B ．t u m 二級結構，在此基礎上形成B ．t u m 螺旋，該結構能增強絲纖維的彈性，再次證明了鞭毛狀絲重復模塊的增加可以增強仿生蛛絲的延展性。本課題主要從蛋白水平和材料學水平研究重復模塊在成絲過程中的重要作用，期望能夠為獲得性能優(yōu)越的仿生蛛絲的提供研究基礎，同時也對基因工程仿生蛛絲的應用提供一種新的思路。關鍵詞：蜘蛛鞭毛狀絲，重復模塊，I M P