5月18日,中国海洋大学海洋生命学院海洋生物遗传与育种教育部重点实验室方宗熙-萨斯海洋分子生物学研究中心刘伟治团队、中国科学院深圳先进技术研究院钟超团队以及刘志远团队在Nature Communications上在线发表题为“Extensible and self-recoverable proteinaceous materials derived from Scallop Byssal Thread”(《扇贝足丝来源的高延伸性和自恢复性蛋白材料研究》)的论文。研究团队经过多年潜心研究,在扇贝足丝蛋白仿生材料研究领域取得重要研究进展。
生物仿生材料一直是材料领域的研究热点和难点。为弥补当前组织修复材料、柔性传感器和可穿戴设备材料在湿环境下延伸性差、恢复性差等不足,研究团队多年来聚焦在湿环境下具有高延展性的扇贝足丝,克服了天然材料提取表征困难等技术难题,从扇贝足丝蛋白中首次报道了一种具有高延展性的纤维蛋白材料Sbp5-2,并联合开展了材料组装机制及应用研究,该研究加深了对蛋白基海洋生物材料组装分子机制的认识,为未来开发具有自主知识产权的新型海洋生物医用材料奠定了基础。
首先对扇贝足丝结构和机械性能进行表征。研究发现其在湿环境下延伸性能可达327±32%(图1a),超过了绝大多数天然的生物纤维(图1b)。通过对足丝纤维部(图1c)微观结构进行观察,足丝纤维由折叠的片层组成,并且富含β-sheet结构(图1d)。基于多组学技术从足丝纤维部筛选出关键蛋白组分Sbp5-2(图1e),该蛋白具有显著的序列特点:含有多个重复模块(TRM)并且富含Cys(图1f)。体外重组表达该蛋白的重复模块序列成功制备了仿扇贝足丝的重组蛋白纤维(图1g-j)。
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