[发明专利]一种提高力学机械性能的单一多聚蛋白分子及其应用方法

说明书

本发明公开了一种提高力学机械性能的单一多聚蛋白分子及其应用方法。本方法采用蜘蛛大壶状腺丝蛋白I分子4个串联蛋白序列type1～type4中的一种序列作为单一的多聚蛋白分子，构建这种单一多聚蛋白序列对应的外源基因载体，利用分子生物学技术将单一多聚蛋白序列整合到家蚕基因组内，最终获得能够稳定遗传的复合丝性能优异的新型家蚕品种，利用新型家蚕品种生产复合丝。本发明发现了一种单一多聚蛋白分子结构的构成方法及其新用途，开发了多种新型的高性能复合丝。

技术领域

本发明涉及了一种功能蛋白分子的构建及其应用的方法，尤其是涉及了一种利用蜘蛛大壶状腺丝蛋白I分子4个串联序列(type1～4)中的一种序列构建单一的多聚蛋白序列，并利用这种单一的多聚蛋白序列制造高性能复合丝的方法。

背景技术

传统的蚕丝纤维主要应用于纺织业，随着加工技术的改进和交叉学科的发展，目前已开发出许多功能性的丝纤维，拓展了应用领域，如应用于伤口愈合、生物传感器、能量收集等。

蚕丝和蜘蛛丝都是由丝蛋白聚合而成的大分子生物纤维，但是蜘蛛丝比蚕丝具有更好的机械性能。为了适应野外生存环境，蜘蛛进化出了可生产6～7种不同类型的丝纤维的能力。大壶状腺丝又被称为牵引丝(dragline silk)，是由蜘蛛大壶状腺合成并分泌，主要含I和II两种蛋白，大壶状腺丝蛋白I由4个典型的、具有不同氨基酸组成的序列type1、type2、type3和type4重复串联组成，是构成蜘蛛网的纵丝(radius silk)及骨架丝(framesilk)的主要成分。牵引丝具有低密度，高拉伸应力和极好的应变等特点，其机械性能远胜于包括蚕丝在内的其他蛋白纤维，单位重量下应力优于尼龙、凯夫拉纤维乃至钢材料，受到科学家的极大关注。

但由于蜘蛛难以饲养，无法大量获得蜘蛛丝，而家蚕具有饲养容易、成本低、蚕丝易于加工等特点，目前利用转基因技术和基因编辑技术，将蜘蛛丝基因导入家蚕基因组，利用家蚕吐丝结茧的功能，开发出高性能的复合丝的案例已见报道。

然而，蜘蛛丝基因的种类数量有限，为了适应复合丝改良的需求，还需要挖掘更多高效功能基因，特别是开发人工设计、合成的高效功能基因。

发明内容

为了解决背景技术中存在的问题，本发明的目的在于开发人工自主设计、合成单一多聚蛋白分子结构，以及利用这种人工蛋白分子开发生产新型高性能复合丝的方法。

具体是发明了利用蜘蛛大壶状腺丝蛋白I分子4个序列(type1～4)中的一种序列构成单一的多聚蛋白序列，并用分子生物学技术获得了能够生产包含单一多聚蛋白分子成分和蚕丝蛋白成分的、性能优异的复合丝的家蚕品种。

本发明大幅度提升了蚕丝经济价值，开创蚕桑生产新局面，具有极大的经济效益和广阔的应用前景。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案的步骤如下：

一、一种提高力学机械性能的单一多聚蛋白分子：

所述的单一多聚蛋白分子是指由蜘蛛大壶状腺丝蛋白I分子的四种串联蛋白序列type1～type 4中的一种构成的单一的多聚蛋白序列。

所述的单一多聚蛋白分子是由四种串联蛋白序列type1～type4之一以多次重复聚合而成。

所述的单一多聚蛋白分子是由四种串联蛋白序列type1～type4之一以2-64次重复聚合而成。

所述的串联蛋白序列type1为SEQ ID NO.2，其基因碱基序列为SEQ ID NO.1，而形成第一种单一多聚蛋白分子；

所述的串联蛋白序列type2为SEQ ID NO.4，其基因碱基序列为SEQ ID NO.3，而形成第二种单一多聚蛋白分子；

所述的串联蛋白序列type3为SEQ ID NO.6，其基因碱基序列为SEQ ID NO.5，而形成第三种单一多聚蛋白分子；