科学家利用果蝇编织出天然纤维

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報導，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，並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，並用這些線織成了各種圖案，或把它們系縛在一個框架上。 “用功能蛋白製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。這種製作技術簡單獨特，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》雜誌上發表論文，稱開發出一種“超級”材料，一種超強、高彈性的天然纖維。 “當時我們能製造三維體。在此基礎上，現在能製作小棒和小片，並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製造出來。”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，也能製造按特定順序排列的功能纖維，作為逐步遞進的催化劑。