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技術,，將不同蛋白質與一種來自果蠅的轉錄因子結合,，再拉成纖細結實的線，就能織成任何想要的紋理構造,。這種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(fā)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(fā)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(fā)現(xiàn)，Ubx和強化綠色熒光蛋白結合呈現(xiàn)明亮的綠色,，而與紅色熒光蛋白和棕色蛋白肌球素結合,，分別顯出亮紅色和棕色，和熒光素酶結合發(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(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,。在此基礎上，現(xiàn)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,。（生物谷Bioon.com）
生物谷推薦原文出處：
Advanced Functional Materials, 2011; DOI: 10.1002/adfm.201100067
Functionalization and Patterning of Protein-Based Materials Using Active Ultrabithorax Chimeras
Zhao Huang, Taha Salim, Autumn Brawley, Jan Patterson, Kathleen S. Matthews, Sarah E. Bondos
Keywords:protein-based materials;gene fusion;protein chimeras;functionalization;patterning
Abstract
A key advantage of protein-based materials is the potential to directly incorporate novel functions via gene fusion to produce a single chimeric polypeptide capable of both self-assembly and the desired activity. However, facile production of functionalized protein materials is frequently hampered by the need to trigger materials assembly using conditions that will not irreversibly damage the functional protein. In contrast, the recombinant Drosophila melanogaster transcription factor Ultrabithorax (Ubx) rapidly self-assembles under mild, aqueous conditions to form highly extensible materials with a variety of morphologies. Here, it is demonstrated that materials composed of Ubx chimeras with Enhanced Green Fluorescent Protein (EGFP), mCherry, luciferase, or myoglobin display the functions of the appended proteins, indicating that these activities are neither impaired by the assembly process nor by confinement within the materials. Finally, methods are established that combine EGFP-Ubx and mCherry-Ubx monomers to self-assemble materials patterned on the microscale to macroscale. The self-adhesive properties of Ubx materials also permit manual construction and patterning of more complex forms. The ability to easily functionalize and pattern protein-based materials greatly expands their potential utility in a wide variety of applications.
