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蜘蛛牽引絲是蜘蛛的大壺狀腺合成分泌的蛋白質(zhì)類絲纖維，由蛛絲蛋白、有機酸、脂類等物質(zhì)組成，具有良好的機械性能和仿生應用潛力，廣泛應用于生物醫(yī)學、高強度復合材料等領(lǐng)域。“天然蛛絲主要來源于蜘蛛結(jié)網(wǎng)，且蜘蛛因同類相食的特性難以高密度養(yǎng)殖，從自然界獲取的天然蛛絲產(chǎn)量非常有限?！蔽髂洗髮W種質(zhì)創(chuàng)制大科學中心教授王翊介紹，長期以來科學界一直希望實現(xiàn)人工合成蛛絲，致力于對蛛絲的合成分泌過程進行研究。
王翊課題組選取在我國廣泛分布的棒絡新婦蛛為研究對象，構(gòu)建出這種蜘蛛的染色體級高質(zhì)量基因組，注釋獲得37607個蛋白質(zhì)編碼基因。研究發(fā)現(xiàn)，蜘蛛的大壺狀腺絲蛋白基因具有成兩簇分布于染色體的重要特征。課題組對蛛絲蛋白、有機酸、脂類等在大壺狀腺尾部、囊腔、導管三段中的層級合成模式進行解析，首次完成蜘蛛大壺狀腺的單細胞圖譜和空間轉(zhuǎn)錄組圖譜繪制，揭示了蜘蛛絲腺發(fā)生與發(fā)育的分子機制。
“我們進一步研究發(fā)現(xiàn)，蜘蛛絲與蠶絲是同一套制作方式，只是‘原材料’和‘后期加工流程’有所不同。”王翊說，將蜘蛛大壺狀腺與家蠶的絲腺進行多維度組學比較分析發(fā)現(xiàn)，蜘蛛絲腺的產(chǎn)生物質(zhì)機制與蠶絲腺相似，二者均由具有趨同進化的三段式絲腺組織結(jié)構(gòu)、同源基因表達模式、絲纖維的蛋白質(zhì)和代謝物組成。
目前，王翊課題組的相關(guān)研究成果已由國際學術(shù)期刊《自然·通訊》在線發(fā)表?？茖W界認為，這項研究多維度地揭示了蜘蛛牽引絲三階合成的生物學機制，為研究蜘蛛起源與進化、解析牽引絲性能決定因素、創(chuàng)制蜘蛛化蠶絲素材提供了關(guān)鍵理論基礎。（記者柯高陽）
責任編輯：魯建滔
