一种重组蛛丝蛋白、重组蛛丝蛋白混合纤维及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种重组蛛丝蛋白、重组蛛丝蛋白混合纤维及其制备方法和应用，涉及蛋白质领域，其包含至少两种重组蛋白：SP

【技术实现步骤摘要】
一种重组蛛丝蛋白、重组蛛丝蛋白混合纤维及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及蛋白质领域，尤其涉及一种重组蛛丝蛋白、重组蛛丝蛋白混合纤维、重组蛛丝蛋白混合纤维的制备方法、生物材料和用途。

技术介绍

[0002]今天，人类正面临着不可持续资源枯竭的危机，天然聚合物因其丰富的来源和可持续性而受到越来越多的关注。蜘蛛蛋白作为一种结构蛋白，在自然界众多天然高分子材料中受到了特别的关注，成年蜘蛛至少分泌7种蛋白丝，其中牵引丝因其优异的综合力学性能受到广泛研究。
[0003]蜘蛛牵引丝是由蜘蛛主壶腹腺的柱形上皮细胞产生的，至少以两种蛋白质组分(MaSp1和MaSp2)为核心形成的一种具有多级结构的蛋白质纤维。大多数蜘蛛牵引丝蛋白包含中央大的重复核心域，两侧是小的非重复末端结构域。重复核心域的数量及不同类型的重复片段对蛛丝的材料学性能起决定性作用。两端结构域在参与蛛丝蛋白在腺体中的储存和拉伸成丝自组装过程具有重要作用。根据蛛丝蛋白MaSp1和MaSp2的分子结构，两种蜘蛛蛋白都被认为以不同的方式对牵引丝的机械性能做出了贡献。其中MaSp1被认为是蜘蛛牵引丝刚性性能的主要来源，而MaSp2被认为对其弹性性能具有很大贡献。蜘蛛可以通过将两种蛋白以不同的比例混合得到具有不同力学性能的纤维，以实现不同的生理功能。
[0004]由于蜘蛛的产丝量少且不易大规模饲养，所以人造蛛丝纤维制备主要通过表达重组蛛丝蛋白并进行人工纺丝来实现。然而目前人工体外合成的蛛丝纤维的力学性能仍无法与天然蜘蛛丝相媲美。其中一个主要原因是大多数的重组蛛丝蛋白只改造了单一MaSp1或MaSp2基因序列，对于两种蛋白在体内形成异源二聚体或在体外共混的研究较少，另一方面，许多重组蛛丝蛋白在异源合成时缺乏末端结构域，均导致两种蛋白很难交叉自组装，影响纤维性能。

技术实现思路

[0005]技术问题
[0006]有鉴于此，本专利技术要解决的技术问题是，如何提供一种重组蛛丝蛋白、重组蛛丝蛋白混合纤维、重组蛛丝蛋白混合纤维的制备方法、生物材料和用途。
[0007]本专利技术通过模拟蜘蛛天然状态开发两种蛋白按天然蛋白比例在体外混合以及将两种蛋白在体内进行融合表达形成纤维，对于开发蛛丝蛋白新型组装体和提升人造蛛丝纤维性能具有十分重要的意义。
[0008]解决方案
[0009]为解决以上技术问题，本专利技术提供如下技术方案：
[0010]第一方面，本专利技术提供一种重组蛛丝蛋白，其包含至少两种重组蛋白：SP
‑1‑
K融合蛋白和SP
‑2‑
K融合蛋白；
[0011]所述SP
‑1‑
K融合蛋白为下述A1)～A4)蛋白中任一种：
[0012]A1)其氨基酸序列包括：m个直接串联的表现形式如[S1
‑
ELP1]所示的的氨基酸序列单元，其中，S1表示如SEQ ID NO:1所示的氨基酸序列，ELP1为类弹性蛋白序列，[S1
–
ELP1]表示S1序列和ELP1序列串联；m表示[S1
–
ELP1]序列的重复数，m为1
‑
36之间的整数；
[0013]其中，SEQ ID NO:1所示的氨基酸序列如下：
[0014]GPYGPGASAAAAAAGGYGPGSGQQGPGQQGPGQQGPGQQGPGQQ
[0015]A2)其氨基酸序列包括：在A1)中相邻的氨基酸序列单元[S1
–
ELP1]之间连有连接序列，可选地，连接序列包括两个或四个氨基酸，可选地所述连接序列为同尾的不同酶切位点酶切后再连接后编码的两个或四个氨基酸；可选地，连接序列为两个氨基酸；可选地，连接序列可以为TS(其为同尾的酶切位点SpeI(A/CTAGT)酶切后的尾部和NheI(G/CTAGC)酶切后的头部，再次连接后(ACTAGC)的编码氨基酸)，由于多个重复单元直接合成具有一定的难度，以酶切位点的方式连接重复单元时就会产生这种连接序列，而且酶切位点是可以根据需求选择的，即TS也可以替换成其它因更换酶切位点产生的序列，一般来说两个氨基酸或四个氨基酸均可以；
[0016]A3)其氨基酸序列包括：A1)或A2)所示的氨基酸序列经过一个、两个或以上氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加得到的与A1)所示的蛋白质具有相同或相近性质的蛋白质；
[0017]A4)其氨基酸序列包括：在A1)或A2)或A3)的N端引入天然蛛丝氨基结构域，和/或在A1)或A2)或A3)的C端引入天然蛛丝羧基结构域；
[0018]A5)其氨基酸序列包括：在A1)或A2)或A3)或A4)的N端和/或C端引入组氨酸标签；
[0019]所述SP
‑2‑
K融合蛋白为下述B1)～B4)中任一种：
[0020]B1)其氨基酸序列包括：n个直接串联的表现形式如[S2
‑
ELP2]所示的的氨基酸序列单元，其中，S2表示如SEQ ID NO:2所示的氨基酸序列；ELP2为类弹性蛋白序列；[S2
–
ELP2]表示S2序列和ELP2序列串联；n表示[S2
–
ELP2]序列的重复数，n为1
‑
36之间的整数；
[0021]其中，SEQ ID NO:2所示的氨基酸序列如下：
[0022]GSSAAAAAAAASGPGGYGPENQGPSGPGGYGPGGP
[0023]B2)其氨基酸序列包括：B1)中相邻的氨基酸序列单元[S2
–
ELP2]之间有连接序列，所述连接序列为同尾的不同酶切位点酶切后再连接后编码的两个或四个氨基酸；
[0024]B3)其氨基酸序列包括：B1)或B2)所示的氨基酸序列经过一个、两个或以上氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加得到的与A1)所示的蛋白质具有相同或相近性质的蛋白质；
[0025]B4)其氨基酸序列包括：B1)或B2)或B3)的N端引入天然蛛丝氨基结构域，和/或在B1)或B2)或B3)的C端引入天然蛛丝羧基结构域；
[0026]B5)在B1)或B2)或B3)或B4)的N端和/或C端引入组氨酸标签。
[0027]进一步地，SP
‑1‑
K融合蛋白中：
[0028]m为8
‑
24之间的整数，可选地为8
‑
16之间的整数，可选地为10
‑
14之间的整数，可选地为12；
[0029]ELP1的氨基酸序列包含若干如SEQ ID NO:3：VPGXG所示的氨基酸序列串联而成的氨基酸序列，表现形式为(VPGXG)
i
，其中，X为赖氨酸或精氨酸或其它氨基酸，可选地X为赖
氨酸；i为SEQ ID NO:3序列的重复数，i为1
‑
40之间的整数，可选地地i为3
‑
10之间的整数，可选地i为3
‑
8之间的整数，可选地i为4...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.重组蛛丝蛋白，其包含至少两种重组蛋白：SP
‑1‑
K融合蛋白和SP
‑2‑
K融合蛋白；所述SP
‑1‑
K融合蛋白为下述A1)～A5)蛋白中任一种：A1)其氨基酸序列包括：m个直接串联的表现形式如[S1
‑
ELP1]所示的的氨基酸序列单元，其中，S1表示如SEQ ID NO:1所示的氨基酸序列，ELP1为类弹性蛋白序列，[S1
–
ELP1]表示S1序列和ELP1序列串联；m表示[S1
–
ELP1]序列的重复数，m为1
‑
36之间的整数；A2)其氨基酸序列包括：在A1)中相邻的氨基酸序列单元[S1
–
ELP1]之间连有连接序列，可选地，连接序列包括两个或四个氨基酸；A3)其氨基酸序列包括：A1)或A2)所示的氨基酸序列经过一个、两个或以上氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加得到的与A1)所示的蛋白质具有相同或相近性质的蛋白质；A4)其氨基酸序列包括：在A1)或A2)或A3)的N端引入天然蛛丝氨基结构域，和/或在A1)或A2)或A3)的C端引入天然蛛丝羧基结构域；A5)其氨基酸序列包括：在A1)或A2)或A3)或A4)的N端和/或C端引入组氨酸标签；所述SP
‑2‑
K融合蛋白为下述B1)～B5)中任一种：B1)其氨基酸序列包括：n个直接串联的表现形式如[S2
‑
ELP2]所示的的氨基酸序列单元，其中，S2表示如SEQ ID NO:2所示的氨基酸序列；ELP2为类弹性蛋白序列；[S2
–
ELP2]表示S2序列和ELP2序列串联；n表示[S2
–
ELP2]序列的重复数，n为1
‑
36之间的整数；B2)其氨基酸序列包括：在B1)中相邻的氨基酸序列单元[S2
–
ELP2]之间连有连接序列，可选地，连接序列包括两个或四个氨基酸；B3)其氨基酸序列包括：B1)或B2)所示的氨基酸序列经过一个、两个或以上氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加得到的与B1)所示的蛋白质具有相同或相近性质的蛋白质；B4)其氨基酸序列包括：在B1)或B2)或B3)的N端引入天然蛛丝氨基结构域，和/或在B1)或B2)或B3)的C端引入天然蛛丝羧基结构域；B5)其氨基酸序列包括：在B1)或B2)或B3)或B4)的N端和/或C端引入组氨酸标签。2.根据权利要求1所述的重组蛛丝蛋白，其特征在于，SP
‑1‑
K融合蛋白中：m为8
‑
24之间的整数，可选地为8
‑
16之间的整数，可选地为10
‑
14之间的整数，可选地为12；ELP1的氨基酸序列包含若干如SEQ ID NO:3：VPGXG所示的氨基酸序列串联而成的氨基酸序列，表现形式为(VPGXG)
i
，其中，X为赖氨酸或精氨酸或其它氨基酸，可选地X为赖氨酸；i为SEQ ID NO:3序列的重复数，i为1
‑
40之间的整数，可选地地i为3
‑
10之间的整数，可选地i为3
‑
8之间的整数，可选地i为4
‑
6之间的整数，可选地i为5；可选地，氨基酸序列单元的氨基酸序列[S1
–
ELP1]如SEQ ID NO:4所示；可选地，A2)蛋白中，所述连接序列为同尾的不同酶切位点酶切后再连接后编码的两个或四个氨基酸。3.根据权利要求1或2所述的重组蛛丝蛋白，其特征在于，SP
‑2‑
K融合蛋白中：n为8
‑
24之间的整数，可选地为8
‑
16之间的整数，可选地为10
‑
14之间的整数，可选地为12；ELP2的氨基酸序列包含若干如SEQ ID NO:3：VPGXG所示的氨基酸序列串联而成的氨基酸序列，表现形式为(VPGXG)
j
，其中，X为赖氨酸或精氨酸或其它氨基酸，可选地X为赖氨酸；j为SEQ ID NO:3序列的重复数，j为1
‑
40之间的整数，可选地j为3
‑
10之间的整数，可选地j
为3
‑
8之间的整数，可选地j为4
‑
6之间的...

【专利技术属性】
技术研发人员：请求不公布姓名，
申请(专利权)人：北京新诚中科技术有限公司，
类型：发明
国别省市：