中科院分子植物科學(xué)卓越創(chuàng)新中心/植物生理生態(tài)研究所譚安江研究組利用基因定點(diǎn)替換的方法在家蠶絲腺和蠶繭中大量表達(dá)蜘蛛絲蛋白。近日，相關(guān)研究成果在線發(fā)表于美國(guó)《國(guó)家科學(xué)院院報(bào)》。

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

譚安江研究組利用基因組編輯工具轉(zhuǎn)錄激活因子樣效應(yīng)物核酸酶，完全敲除了絲素重鏈基因編碼區(qū)，同時(shí)保留了編碼區(qū)上下游完整的調(diào)控序列。在此基礎(chǔ)上定點(diǎn)整合了含有部分蜘蛛絲基因和熒光標(biāo)記的DNA片段，實(shí)現(xiàn)了完全去除內(nèi)源性絲蛋白絲素重鏈基因的表達(dá)；并利用絲素重鏈基因的內(nèi)源性調(diào)控序列來(lái)調(diào)控外源性蜘蛛絲基因的表達(dá)。在轉(zhuǎn)化個(gè)體的絲腺和蠶繭中均可檢測(cè)到蜘蛛絲蛋白的表達(dá)，其含量在純和個(gè)體的繭層中可達(dá)35.2%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于已報(bào)道的轉(zhuǎn)基因方法。

該系統(tǒng)拓展了家蠶絲腺生物反應(yīng)器的應(yīng)用，為利用家蠶大量生產(chǎn)新型纖維材料及表達(dá)其他高附加值蛋白提供了新的策略。