[发明专利]蜘蛛丝蛋白和用于产生蜘蛛丝蛋白的方法

说明书

本发明的技术领域

本发明涉及蛋白质的重组产生的领域。更特别地，本发明涉及蜘 蛛丝蛋白的重组产生。本发明提供了新的分离的大壶腹腺蛛丝蛋白 (major ampullate spidroin)和大壶腹腺蛛丝蛋白融合蛋白，以及 用于产生此类蛋白的方法和多聚核酸分子。还提供了大壶腹腺蛛丝蛋 白的多聚体和用于产生此类多聚体的方法。

发明背景

蜘蛛丝是天然的高性能多聚体，由于强度和弹性的组合，其获得 了极其高的韧性。在蜘蛛中存在高达7个专门化的腺体，所述腺体产 生多种具有不同机械性质和功能的丝纤维类型。由大壶腹腺(major ampullate gland)产生的拖丝(dragline silk)是韧性最强的纤维， 并且基于重量其性能优于人造材料例如高强度钢和芳纶(Kevlar)。 拖丝的性质在开发用于医疗或技术目的的新材料中是非常吸收人的。

拖丝由两种主要的多肽(通常称为大壶腹腺蛛丝蛋白(MaSp)1 和2，但在十字园蛛(Araneus diadematus)中称为ADF-3和ADF-4) 组成。取决于分析的取样年龄(sample age)和条件，这些蛋白质具 有200至720kDa的表观分子量，但至今未报导过全长蜘蛛拖丝基因。 在Huemmerich，D.等人，Novel assembly properties of recombinant spider dragline silk proteins.Curr.Biol.14，2070-2074(2004) 中描述了拖丝多肽的性质。已知的拖丝蛛丝蛋白(spidroin)由交替 出现的富含丙氨酸的区段(其在纤维中形成结晶β-折叠)和富含甘氨 酸的区段(其更柔韧并且大部分缺乏有序结构)的高度重复的嵌段 (block)组成。C-末端区域是非重复的，是物种间高度保守的，并且 采取α-螺旋构象。拖丝蛋白的N-末端区域直至最近才得到表征，其 中揭示出了在不同蛛丝蛋白之间并且还在不同蜘蛛种类之间高度保守 的N-末端结构域(Rising，A.等人，N-terminal nonrepetitive domain common to dragline，flagelliform，and cylindriform spider silk proteins.Biomacromolecules 7，3120-3124(2006))。

拖丝的机械性质在物种之间是变化的；Euprosthenops sp的拖丝 比来自例如十字园蛛或棒络新妇蛛(Nephila clavipes)的拖丝更硬、 更强(需要更大的力才能扯断)和可延伸性更低。来自Euprosthenops sp的拖丝看起来具有比来自十字园蛛的拖丝更大比例的结晶β-折叠 结构，这很可能是由于Euprosthenops sp MaSp在到目前为止所分析 的所有种类中具有最高的聚丙氨酸含量(Pouchkina-Stantcheva，N.N. & McQueen-Mason，S.J.Molecular studies of a novel dragline silk from a nursery web spider，Euprosthenops sp.(Pisauridae). Comp Biochem Physiol B Biochem MoI Biol 138，371-376(2004))。