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西南大学:重组基因获人工蚕丝 做衣服将更耐穿

时间:2014-11-20 18:18 作者:生物观察
 

 

 


飘逸润滑的桑蚕丝衣服,是许多人的最爱。让人苦恼的是,桑蚕丝很娇气,不耐穿,打理起来也格外麻烦。不过,未来桑蚕丝有望得到改进。昨日,重庆晚报记者从西南大学家蚕基因组生物学国家重点实验室获悉,通过敲除Fib-H基因获得空丝腺,蚕宝宝吐出人工合成蚕丝蛋白,这在国内外尚属首次。日后,人们或许可以穿上人工合成蚕丝做的衣服。剪掉Fib-H基因“丝绸之所以不好打理,是因为丝蛋白的特性。”西南大学家蚕基因组生物学国家重点实验室博士马三垣介绍,家蚕吐出的蚕丝中,含有10多种主要的丝蛋白。在教育部长江学者特聘教授、实验室主任夏庆友教授的带领下,以马三垣为首的10多人的研究队伍,通过基因组编辑,对丝蛋白进行了基因重组,并让蚕宝宝吐出人工合成丝蛋白。上月月底,该研究成果发表在国际期刊《Scientific Reports》上。据了解,一只家蚕约有16425个基因,西南大学家蚕基因组生物学国家重点实验室通过10来年研究,已完全掌握家蚕的基因序列,“你可以将它们想象为一篇电子文档,”马三垣打了个比方,“就像编辑文档一样,我们现在可以对家蚕的基因组进行任意地剪切、复制、粘贴、删除”。在这16425个基因中,其中一个基因叫做Fib-H基因,它是丝蛋白的最主要成分,是几千年以来人类驯化和利用家蚕的主要靶标。利用锌指核酸酶技术,研究者在家蚕的生殖细胞中“剪切”掉了其中的Fib-H基因,没有Fib-H基因的家蚕丝腺,叫做“空丝腺”。马三垣介绍,丝腺是家蚕用来制造蚕丝的器官。“丝腺存在于很多昆虫和绝大部分蜘蛛体内,具有惊人的蛋白合成能力和储藏能力,其中又以家蚕的丝腺最为突出。”注入人工合成蛋白接下来,研究人员将事先设计好、与Fib-H基因类似的人工丝蛋白基因,在显微镜下注射到被敲除Fib-H基因的蚕卵体内。“这些人工合成蛋白就像是机器人,它们会在蚕卵体内自动找到该去的位置,按照设计,对蚕卵的基因进行改造。”被注入人工合成蛋白后,蚕卵的部分基因发生改变。基因编辑成功的蚕卵,当它们长大后,吐出的丝中就含有人工合成丝蛋白。2013年,蚕宝宝第一次吐出人工合成丝蛋白。重庆晚报记者看到,含有人工合成丝蛋白的蚕茧,发出绿色荧光。和正常的蚕茧相比,这些蚕茧更加轻薄。马三垣介绍,一只蚕一生大约可吐出0.5克丝蛋白,基因重组的蚕宝宝,吐出的丝蛋白虽然只有0.15克,但人工合成丝蛋白可占到一半。蚕宝宝改吐其他蛋白“不仅是吐绿色荧光的丝,理论上说,任何丝都可以吐出来。”马三垣说,这是世界上人工设计的蛋白纤维在活体生物中首次合成,有着极其重要的应用价值。比如说桑蚕丝面料的衣服,由于桑蚕丝爱泛黄、易皱,衣服款式、花色比较单一,桑蚕丝让人有些爱不起来。通过对蚕丝纤维的人为改良和重新设计,以后桑蚕丝可能会像棉质衣服一样,既保持桑蚕丝的舒适感,又像棉衣一样耐穿、好打理。爱美女士们离不开的面膜,以后用起来吸水也可能更好。马三垣介绍,现在得到的基因重组家蚕吐的蚕丝主要含有丝胶蛋白,是上佳的美容材料,以后通过加入其他小分子的人工丝蛋白,面膜吸水性加强,更有利于皮肤吸收营养。“更为重要的是,这项技术为大规模获取生物蛋白提供可能。”马三垣说,随着医学的发达,临床上对生物蛋白的需求越来越大,疫苗、激素、人工骨架等药物和生物材料都离不开生物蛋白。而家蚕、蜘蛛的丝腺具有惊人的合成和储存蛋白能力,通过家蚕基因组编辑,可以让蚕宝宝不再光吐蚕丝,而是按照实际需要吐出其他蛋白,应用于生物工程中。