果蠅蛋白與功能蛋白編織成天然纖維

　　報道，美國萊斯大學和德克薩斯農工大學研究人員通過基因嵌入融合材料擁有多種潛在功能，可作為化學催化劑和生物傳感器，在未來的組織工程領域前景廣闊。最新論文發表在今天的《先進功能材料》網絡版上。

　　萊斯大學生化實驗室的凱瑟琳·馬修與德克薩斯農工大學副教授沙拉·邦多斯共同合作，對黑腹果蠅基因中一種能調控翅膀和腿發育的重組轉錄因子蛋白––超級雙胸基因(Ubx)進行了研究。他們利用基因融合技術將Ubx和熒光、冷光蛋白結合，生成了嵌合體，并將該嵌合體拉成纖維，放在顯微鏡下觀察，結果發現，Ubx和強化綠色熒光蛋白結合呈現明亮的綠色，而與紅色熒光蛋白和棕色蛋白肌球素結合，分別顯出亮紅色和棕色，和熒光素酶結合發出熾紅色的光。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聚合而成的單分子多肽。

　　論文主要作者、萊斯大學的黃兆(音譯)將各種蛋白質扭轉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活性，而我們生成的三維結構具有活性。這種制作技術簡單獨特，不需要特殊設備。”黃兆解釋說。

　　該研究小組曾在2009年《生物大分子》雜志上發表論文，稱開發出一種“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。在此基礎上，現在能制作小棒和小片，并能把它們結合在一起。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為基礎的生物材料能媲美構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性質還可通過改變其直徑來調整。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，還可以在材料內部建立指令，讓細胞分化成肌肉、神經、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。

　　使用天然纖維可以算是人類最早掌握的科學技術之一––中國人養蠶紡絲的歷史大約能追溯到新石器時代。但直到今天，這人類搗鼓了幾千年的天然纖維卻還在做紡織材料的獨門生意，究其原因，失去活性是一大癥結。如今的Ubx，不僅“超強、高彈性”，能與眾多功能蛋白嵌合，最關鍵的是還具有活性。這些特質讓它前途無量，尤其是可能給組織工程帶來全新變化。以后管你是柔軟的心臟還是堅硬的骨骼，Ubx嵌合體沒準兒都將一“線”包辦。