甘孜日?qǐng)?bào) 2023年02月20日
電影里的蜘蛛俠抬手噴出蛛絲，這樣的場(chǎng)景未來(lái)借由人造蛛絲或?qū)⒊蔀榭赡?。記者從西南大學(xué)獲悉，該校科研團(tuán)隊(duì)通過(guò)揭示蛛絲合成的生物學(xué)機(jī)制，繪制出首張蛛絲形成機(jī)制的分子細(xì)胞圖譜，為人工合成蛛絲提供關(guān)鍵理論基礎(chǔ)。
蜘蛛牽引絲是蜘蛛的大壺狀腺合成分泌的蛋白質(zhì)類絲纖維，由蛛絲蛋白、有機(jī)酸、脂類等物質(zhì)組成，具有良好的機(jī)械性能和仿生應(yīng)用潛力，廣泛應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)、高強(qiáng)度復(fù)合材料等領(lǐng)域。“天然蛛絲主要來(lái)源于蜘蛛結(jié)網(wǎng)，且蜘蛛因同類相食的特性難以高密度養(yǎng)殖，從自然界獲取的天然蛛絲產(chǎn)量非常有限。”西南大學(xué)種質(zhì)創(chuàng)制大科學(xué)中心教授王翊介紹，長(zhǎng)期以來(lái)科學(xué)界一直希望實(shí)現(xiàn)人工合成蛛絲，致力于對(duì)蛛絲的合成分泌過(guò)程進(jìn)行研究。
王翊課題組選取在我國(guó)廣泛分布的棒絡(luò)新婦蛛為研究對(duì)象，構(gòu)建出這種蜘蛛的染色體級(jí)高質(zhì)量基因組，注釋獲得37607個(gè)蛋白質(zhì)編碼基因。研究發(fā)現(xiàn)，蜘蛛的大壺狀腺絲蛋白基因具有成兩簇分布于染色體的重要特征。課題組對(duì)蛛絲蛋白、有機(jī)酸、脂類等在大壺狀腺尾部、囊腔、導(dǎo)管三段中的層級(jí)合成模式進(jìn)行解析，首次完成蜘蛛大壺狀腺的單細(xì)胞圖譜和空間轉(zhuǎn)錄組圖譜繪制，揭示了蜘蛛絲腺發(fā)生與發(fā)育的分子機(jī)制。
“我們進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，蜘蛛絲與蠶絲是同一套制作方式，只是‘原材料’和‘后期加工流程’有所不同。”王翊說(shuō)，將蜘蛛大壺狀腺與家蠶的絲腺進(jìn)行多維度組學(xué)比較分析發(fā)現(xiàn)，蜘蛛絲腺的產(chǎn)生物質(zhì)機(jī)制與蠶絲腺相似，二者均由具有趨同進(jìn)化的三段式絲腺組織結(jié)構(gòu)、同源基因表達(dá)模式、絲纖維的蛋白質(zhì)和代謝物組成。
目前，王翊課題組的相關(guān)研究成果已由國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《自然·通訊》在線發(fā)表。科學(xué)界認(rèn)為，這項(xiàng)研究多維度地揭示了蜘蛛牽引絲三階合成的生物學(xué)機(jī)制，為研究蜘蛛起源與進(jìn)化、解析牽引絲性能決定因素、創(chuàng)制蜘蛛化蠶絲素材提供了關(guān)鍵理論基礎(chǔ)。據(jù)新華社
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