絲纖維是自然界中最神秘、最吸引人的材料之一,被廣泛應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)、軟組織工程、生物傳感器、紡織品、化妝品等領(lǐng)域。自然界中有超過23種目的昆蟲和4萬余種蜘蛛分泌絲纖維。通常,泌絲動物會營繭筑巢來保護自己,或者吐絲織網(wǎng)來捕獲獵物。家蠶和棒絡(luò)新婦蜘蛛是研究最多的兩種泌絲動物。天然蜘蛛絲具有非凡的力學(xué)性能,比如高拉伸強度和韌性。然而蜘蛛極具侵略性,不群居,使得通過大規(guī)模繁殖蜘蛛來獲得天然蜘蛛絲很難實現(xiàn)。為此,研究人員在開發(fā)重組蜘蛛絲蛋白方面做出了巨大努力,包括在細菌、酵母、植物和轉(zhuǎn)基因動物等生物反應(yīng)器中表達重組蜘蛛絲蛋白。但是,受蛋白產(chǎn)量、溶解性、穩(wěn)定性、人工紡絲工藝等因素限制,體外獲得的重組蜘蛛絲始終難以達到天然蜘蛛絲的品質(zhì)。從嫘祖始蠶到現(xiàn)今,家蠶經(jīng)過了5000多年的馴化歷史,天然蠶絲也因其舒適和光澤深受廣大人民的喜愛。家蠶是重要的經(jīng)濟昆蟲,也是研究鱗翅目昆蟲和節(jié)肢動物的模式生物。家蠶喜群居,可大規(guī)模飼養(yǎng),而且家蠶的絲蛋白產(chǎn)量非常高,一只干重約2 g的蠶,其絲腺可產(chǎn)生多達500 mg的絲蛋白,約占其自身干重的25%。絲蛋白以可溶且高濃度（高達25%）的形式儲存在絲腺腔中而不發(fā)生蛋白聚集和變性... 

【文章來源】：西南大學(xué)重慶市 211工程院校 教育部直屬院校

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【學(xué)位級別】：博士

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家蠶絲腺與蜘蛛大壺腹腺形態(tài)對比

西南大學(xué)博士學(xué)位論文8對強度降低0.20，α-螺旋構(gòu)象在1105cm-1處的相對強度增加0.10，而β-折疊相對強度增加0.23。表明在絲蛋白溶液從中部絲腺后區(qū)流經(jīng)前區(qū)這一過程中，其蛋白分子構(gòu)象由無規(guī)卷曲逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)棣?螺旋，最終轉(zhuǎn)變成β折疊構(gòu)象，并伴隨絲蛋白溶液的粘性變化[78]。pH的變化對蠶絲纖維的形成具有重要的意義。Domigan等人對五齡熟蠶絲腺的pH變化情況進行了測量，發(fā)現(xiàn)從后部絲腺到中部絲腺再到前部絲腺，絲腺腔內(nèi)的pH發(fā)生明顯的由堿性到中性再到酸性的梯度遞減變化過程，即后部絲腺的pH為8.2~7.2，中部絲腺中部的pH為7.1，前部絲腺的pH為6.8~6.2；進一步研究發(fā)現(xiàn)碳酸酐酶參與家蠶絲腺腔內(nèi)pH的梯度變化[79]（圖1.2A）。Fib-H氨基酸的等電點約為4.2，家蠶前部絲腺的pH非常接近Fib-H的等電點。酸性環(huán)境下，紡絲原液的剪切敏感度提高，且Fib-H側(cè)鏈基團發(fā)生質(zhì)子化，使得酰胺基團的分子間氫鍵增多，引起絲蛋白溶液凝膠化[80]。同時，絲素重鏈N-末端的結(jié)構(gòu)域（FibH-NT）作為pH響應(yīng)的自組裝模塊，能夠防止中性pH環(huán)境下β片的過早形成，隨著pH沿后部絲腺腔到前部絲腺腔的降低，絲素重鏈N端會由無規(guī)卷曲向β折疊結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變，加速絲蛋白的組裝[81]。圖1.2家蠶絲腺腔的pH梯度和離子梯度A：家蠶絲腺腔的pH梯度[82]。B：家蠶絲腺腔的pH梯度[12]。Fig1.2pHgradientandiongradientofsilkwormglandlumenA:pHgradientofsilkwormglandlumen.B:Iongradientofsilkwormglandlumen.與pH類似，絲腺腔內(nèi)中的離子濃度也發(fā)生單調(diào)的變化。家蠶絲腺體內(nèi)除了水和絲蛋白外，還存在大量的離子，包括陽離子Na+、K+、Ca2+、Cu2+、Fe3+、Si4+、

西南大學(xué)博士學(xué)位論文20圖3.1RNA樣品取材示意圖Fig3.1SchematicdrawingofRNAsamples圖3.2RNA的完整性分析A：RNA電泳檢測。B：安捷倫2100模擬電泳檢測。Fig3.2IntegrityanalysisofRNAA:RNAelectrophoresisdetection.B:AnalogelectrophoresisdetectionbyAgilentBioanalyzer2100.3.2.2測序數(shù)據(jù)評估絲腺精細分段的樣品測序完成后，每個樣品都獲得超過4900萬條cleanreads，占比都在rawreads的94%以上。Cleandata的Q30都大于90%，GC含量在47.28%-52.18%之間。說明測序得到的cleanreads能夠滿足后續(xù)數(shù)據(jù)分析的需要。測序原始數(shù)據(jù)已經(jīng)上傳到NCBIShortReadArchive(http://www.ncbi.nlm.nih.gov/sra/)，登錄號PRJNA533027。

【參考文獻】：
期刊論文
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[2]蜘蛛吐絲過程中鉀的作用[J]. 陳新,黃郁芳,邵正中,黃曜,周平,David P.Knight,Fritz Vollrath.  高等學(xué)校化學(xué)學(xué)報. 2004(06)
[3]意大利工蜂頭部腺體的形態(tài)結(jié)構(gòu)研究[J]. 韓勝明.  中國養(yǎng)蜂. 2002(04)
[4]核酸、蛋白質(zhì)的電荷數(shù)隨pH的變化規(guī)律[J]. 張光先,李學(xué)剛,舒長兵.  有機化學(xué). 2000(03)



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