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分子植物卓越創新中心:讓家蠶“吐出”蜘蛛絲

中科院分子植物科學卓越創新中心/植物生理生態研究所譚安江研究組利用基因定點替換的方法在家蠶絲腺和蠶繭中大量表達蜘蛛絲蛋白。近日,相關研究成果在線發表于美國《國家科學院院報》。

蜘蛛絲是自然界中機械性能最好的天然蛋白纖維,其強度甚至高于制作防彈衣的凱夫拉纖維,在工業、醫療和國防上都有著廣泛的應用前景。但是如何大量獲取蜘蛛絲纖維一直以來難以解決。由于蠶絲蛋白和蜘蛛絲蛋白在結構上有一定的相似性,因此利用家蠶遺傳改造大量獲取類蜘蛛絲纖維是一個可行性高的策略。

譚安江研究組利用基因組編輯工具轉錄激活因子樣效應物核酸酶,完全敲除了絲素重鏈基因編碼區,同時保留了編碼區上下游完整的調控序列。在此基礎上定點整合了含有部分蜘蛛絲基因和熒光標記的DNA片段,實現了完全去除內源性絲蛋白絲素重鏈基因的表達;并利用絲素重鏈基因的內源性調控序列來調控外源性蜘蛛絲基因的表達。在轉化個體的絲腺和蠶繭中均可檢測到蜘蛛絲蛋白的表達,其含量在純和個體的繭層中可達35.2%,遠遠高于已報道的轉基因方法。

該系統拓展了家蠶絲腺生物反應器的應用,為利用家蠶大量生產新型纖維材料及表達其他高附加值蛋白提供了新的策略。

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