本發(fā)明專利技術(shù)涉及分子量與天然絲蛋白極其相似的高分子量重組絲或類絲蛋白，并涉及使用它們制造的物理性質(zhì)得到提高的微米或納米級蜘蛛絲或類蜘蛛絲纖維。根據(jù)本發(fā)明專利技術(shù)，重組絲或類絲蛋白與源于蜘蛛的牽引絲蛋白一樣具有高分子量，而由此所制造的纖維與天然絲蛋白制作的纖維相比具有優(yōu)良的物理性質(zhì)。因此，本發(fā)明專利技術(shù)的重組絲或類絲蛋白以及由此制造的蜘蛛絲或類蜘蛛絲纖維能夠應(yīng)用于以往期待應(yīng)用蜘蛛絲的生物工程領(lǐng)域和/或醫(yī)學(xué)領(lǐng)域等的各產(chǎn)業(yè)中。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
【國外來華專利技術(shù)】
本專利技術(shù)涉及分子量基本與天然絲蛋白類似的高分子量重組絲或類絲蛋白，以及使用它們制造的物理性質(zhì)得以提高的微米或納米級蜘蛛絲或類蜘蛛絲纖維。
技術(shù)介紹
被蜘蛛用做生命線并在形成放射形蛛網(wǎng)時使用的蜘蛛牽引絲，其強(qiáng)度和彈性度大。按每單位質(zhì)量計(jì)算時，蜘蛛絲的強(qiáng)度是鋼鐵的5倍，比人造纖維Kevlar堅(jiān)韌3倍(Gosline, J. M. et al. , J. Exp. Biol. , 202: 3295, 1999; Vollrath, F. &Knight, D. P. , Nature410:541, 2001) 0因此，作為一種適用于各種工業(yè)用途的材料，蜘蛛牽引絲受到了廣泛的關(guān)注。此外，蜘蛛牽引絲具有生物相容性和生物可降解性，因此人們期待能夠應(yīng)用到許多生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中。但遺憾的是，由于蜘蛛具有高度的地域保護(hù)性和攻擊性，無法通過 養(yǎng)殖蜘蛛而方便地獲得天然牽引絲。因此，人們一直為了生產(chǎn)出重組牽引絲蛋白而不懈努力。(LazariS，A. et al. , Science, 295:472, 2002;Teule, F. et al. , Nat. Protoc. , 4:341, 2009 ; Arcidiacono, S. et al. , Macromolecules, 35:1262, 2002 ; Brooks, A. E. et al.Biomacromolecules, 9:1506, 2008 ; Heim, M. , Keerl, D. &Scheibel, T. , Angew. Chem. Int. Ed. Engl. , 48: 3584, 2009 ; Fahnestock, S. R. et al. , Rev. Mo I. Bio techno I. , 74:105, 2000 ;Scheller, J. et al. , Nat. Biotechno I. , 19: 573, 2001; ffidmaier, D. M. et al. Mol. Syst.Biol. ,5:309, 2009)。到目前為止，所有研究過的蜘蛛都自然生產(chǎn)具有250_320kDa高分子量的牽引絲蛋白。然而，目前在大腸桿菌(E.coli)中合成的牽引絲蛋白中，最大的分子量為163kDa (Fahnestock S. R. &Irwin S. L. , AppI. Microbiol. Biotechnol. , 47:23, 1997)，這相當(dāng)于蜘蛛生產(chǎn)的牽引絲蛋白分子量的一半。沒有對更高分子量的牽引絲蛋白的報(bào)道，其原因認(rèn)為是在蛋白質(zhì)的合成過程中出現(xiàn)錯誤而導(dǎo)致了不均勻性等問題的緣故。于是，為了提供如產(chǎn)自蜘蛛的牽引絲蛋白一樣具有高分子量，并且在制成纖維后，具有與天然絲蛋白相似或者更優(yōu)異的物理性質(zhì)的重組牽引絲蛋白，本專利技術(shù)人做出了許多努力，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，通過在諸如大腸桿菌的細(xì)菌中同時表達(dá)甘氨酸t(yī)RNA而生成分子量為284. 9kDa以上的高分子量重組絲蛋白后，紡織該重組絲蛋白，能夠生產(chǎn)出具有比現(xiàn)有天然蜘蛛絲纖維更優(yōu)異的物性的蜘蛛絲纖維，從而完成了本專利技術(shù)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的在于，提供具有類似天然蜘蛛牽引絲蛋白的高分子量的重組絲蛋白。本專利技術(shù)的另一目的在于，提供紡自高分子量重組絲蛋白且物理性質(zhì)得以提高的的蜘蛛絲纖維。為了達(dá)到上述目的，本專利技術(shù)提供高分子量重組絲或類絲蛋白，所述高分子量重組絲或類絲蛋白具有甘氨酸含量為10%以上的肽重復(fù)6Γ160次的結(jié)構(gòu)。另外，本專利技術(shù)提供高分子量重組絲蛋白，所述高分子量重組絲蛋白具有序列號1的肽重復(fù)64-160次的結(jié)構(gòu)，并且具有192. 8-482kDa的分子量。此外，本專利技術(shù)提供制備高分子量重組絲或類絲蛋白的方法，其特征在于，共同表達(dá)編碼所述重組絲或類絲蛋白的基因，和編碼甘氨酸t(yī)RNA的核酸序列。另外，本專利技術(shù)還提供制造微米或納米級蜘蛛絲或類蜘蛛絲纖維的方法，其特征在于，使用包含所述高分子量重組絲或類絲蛋白的溶液紡絲。本專利技術(shù)還提供微米或納米級的蜘蛛絲或類蜘蛛絲纖維，其特征在于，通過所述制造微米或納米級蜘蛛絲或類蜘蛛絲纖維的方法制造。此外，本專利技術(shù)提供制造微米或納米級的蜘蛛絲纖維的方法，其特 征在于，使用包含重組絲蛋白的溶液紡絲，其中，所述重組絲蛋白具有序列號1的肽重復(fù)64-160次的結(jié)構(gòu)，并且具有192. 8-482kDa的分子量。此外，本專利技術(shù)提供用所述方法制造的微米或納米級的蜘蛛絲纖維。附圖說明圖I表示用于表達(dá)重組蛋白的表達(dá)系統(tǒng)以及重復(fù)單位的氨基酸序列。圖2表示從10%SDS-PAGE凝膠中分離的16-聚體、32-聚體、64-聚體和96-聚體重組絲蛋白的分子量照片。圖3是表示用濕紡法從20%(w/v)重組絲蛋白溶液中紡得纖維的應(yīng)力-應(yīng)變曲線的圖表。圖4是表示用濕紡法從20%(w/v)重組絲蛋白溶液中紡得纖維的斷裂應(yīng)變、拉伸強(qiáng)度和楊氏模量的圖表。圖5是表示纖維的拉伸強(qiáng)度、斷裂強(qiáng)度和楊氏模量與紡液中重組絲蛋白濃度的函數(shù)關(guān)系圖表中顯示了。具體實(shí)施例方式除非特別定義，否則在本說明書涉及的技術(shù)和科學(xué)用語與本領(lǐng)域技術(shù)人員一般理解的含義相同。一般來說，本說明書中使用的命名法是本領(lǐng)域眾所周知并被廣泛采用的。在本專利技術(shù)的詳細(xì)說明中，主要用語的定義如下。本專利技術(shù)說明書中的“絲蛋白”是指，分子量及結(jié)構(gòu)輪廓接近天然絲蛋白的合成絲蛋白，是通過重組蛋白的制造方法生物合成的蛋白質(zhì)。絲蛋白的例子包括牽引絲、絲素蛋白和鞭毛樣絲蛋白。另外。本專利技術(shù)的“類絲蛋白”是指，與絲蛋白類似地以甘氨酸含量10%以上的肽作為重復(fù)單位，并且通過諸如重組蛋白的制造方法來生物合成的蛋白質(zhì)。類絲蛋白的例子有彈性蛋白、足絲蛋白和膠原蛋白。本專利技術(shù)說明書中的“蜘蛛絲纖維”是指，利用所合成重組絲蛋白制造并且與天然蜘蛛絲蛋白基本類似的纖維。“類蜘蛛絲纖維”是指，利用所合成的重組類絲蛋白制造并且物理性質(zhì)與蜘蛛絲纖維相似的纖維。本專利技術(shù)說明書中的“重組蛋白”是指，由一種核酸序列編碼的蛋白質(zhì)，即通過表達(dá)該核酸序列而產(chǎn)生的蛋白，所述核酸序列是嵌入諸如自主復(fù)制質(zhì)粒或病毒之類的載體、或嵌入宿主細(xì)胞基因組DNA中、或者在宿主細(xì)胞中以獨(dú)立分子的形式存在而插入的核酸序列。本專利技術(shù)說明書中的“宿主細(xì)胞”是指，可以表達(dá)來自其他細(xì)胞或生物體的功能性基因和/或基因產(chǎn)物的任何細(xì)胞。本專利技術(shù)的一實(shí)施方式涉及高分子量重組絲或類絲蛋白，所述高分子量重組絲或類絲蛋白具有甘氨酸含量為10%以上的肽重復(fù)64-160次的結(jié)構(gòu)。在此，構(gòu)成上述絲蛋白或類絲蛋白的甘氨酸含量在10%以上的肽，是構(gòu)成以下蛋白的重復(fù)肽，即所述蛋白為由牽引絲蛋白、彈性蛋白、絲素蛋白、足絲蛋白、鞭毛樣絲蛋白和膠原蛋白所組成的組中選出的蛋白。序列號1到4的氨基酸序列為牽引絲蛋白的重復(fù)肽，序列號5到7的氨基酸序列為彈性蛋白的重復(fù)肽，序列號8的氨基酸序列為絲素蛋白的重復(fù)肽，序列號9的氨基酸序列為足絲蛋白的重復(fù)肽，序列號10的氨基酸序列為鞭毛樣絲蛋白的重復(fù)肽，序列號11和12的氨基酸序列為膠原蛋白的重復(fù)肽。·序列號1:nh2-sgrgglggqgagmaaaaamggagqggygglgsqgt-cooh序列號2:NH2-GPGQQ_C00H序列號3:NH2-GPGGY_C00H序列號4:NH2-GGYGPGS本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
【技術(shù)特征摘要】
【國外來華專利技術(shù)】...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：李相燁，夏小霞，錢志剛，李政旭，樸泳煥，
申請(專利權(quán))人：韓國科學(xué)技術(shù)院，
類型：
國別省市：
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