美國萊斯大學(xué)和德克薩斯農(nóng)工大學(xué)研究人員通過基因嵌入融合技術(shù)，將不同蛋白質(zhì)與一種來自果蠅的轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合，再拉成纖細結(jié)實的線，就能織成任何想要的紋理構(gòu)造。這種材料擁有多種潛在功能，可作為化學(xué)催化劑和生物傳感器，在未來的組織工程領(lǐng)域前景廣闊。最新論文發(fā)表在今天的《先進功能材料》網(wǎng)絡(luò)版上。
萊斯大學(xué)生化實驗室的凱瑟琳·馬修與德克薩斯農(nóng)工大學(xué)副教授沙拉·邦多斯共同合作，對黑腹果蠅基因中一種能調(diào)控翅膀和腿發(fā)育的重組轉(zhuǎn)錄因子蛋白——超級雙胸基因（Ubx）進行了研究。他們利用基因融合技術(shù)將Ubx和熒光、冷光蛋白結(jié)合，生成了嵌合體，并將該嵌合體拉成纖維，放在顯微鏡下觀察，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，Ubx和強化綠色熒光蛋白結(jié)合呈現(xiàn)明亮的綠色，而與紅色熒光蛋白和棕色蛋白肌球素結(jié)合，分別顯出亮紅色和棕色，和熒光素酶結(jié)合發(fā)出熾紅色的光。表明這些功能蛋白在嵌合體中保留了各自的功能。
生物學(xué)意義上的嵌合體包含兩種以上不同基因的細胞系，比如植物的整體嫁接；而在分子水平上，嵌合體是將不同的蛋白質(zhì)聚合而成的單分子多肽。
論文主要作者、萊斯大學(xué)的黃兆（音譯）將各種蛋白質(zhì)扭轉(zhuǎn)折疊生成嵌合體拉成了線，并用這些線織成了各種圖案，或把它們系縛在一個框架上。“用功能蛋白制作固體材料的理化過程通常會傷害蛋白質(zhì)活性，而我們生成的三維結(jié)構(gòu)具有活性。這種制作技術(shù)簡單獨特，不需要特殊設(shè)備。”黃兆解釋說。
該研究小組曾在2009年《生物大分子》雜志上發(fā)表論文，稱開發(fā)出一種“超級”材料，一種超強、高彈性的天然纖維。“當時我們能制造三維體。在此基礎(chǔ)上，現(xiàn)在能制作小棒和小片，并能把它們結(jié)合在一起。任何用拼裝玩具能做出來的東西，我們都能用Ubx制造出來。”邦多斯說。以Ubx為基礎(chǔ)的生物材料能媲美構(gòu)成皮膚和其他柔軟組織的天然彈性蛋白，這種嵌合體纖維的力學(xué)性質(zhì)還可通過改變其直徑來調(diào)整。功能化的Ubx能一層層地生成三維器官。“我們能建造像心臟那樣的形狀，還可以在材料內(nèi)部建立指令，讓細胞分化成肌肉、神經(jīng)、血管或其他組織。”
馬修指出，嵌合了多種功能蛋白的纖維還有很多用途。它能將酶、抗體、生長因子和肽識別序列結(jié)合在一起，也能制造按特定順序排列的功能纖維，作為逐步遞進的催化劑。 |
