蜘蛛丝是一种具有优良性能的生物材料，具有人造材料所没有的强度和韧性。因为蛛丝的基因由许多串联重复序列组成，例如壶腹大蜘蛛蛋白1(major ampullate spidroin 1，MaSp1)和鞭毛状丝蛛丝蛋白(flagelliform silk protein，FLAG)，导致构建其表达载体往往费时费力。因此，开发一种高效表达蛛丝的技术具有十分重要的现实意义。
为解决这一问题，中国科学院天津工业生物技术研究所毕昌昊研究员带领的合成生物技术研究团队和张学礼研究员带领的微生物代谢工程团队，采用环形mRNA（cmRNA）的方法成功表达了MaSp1重组蛛丝蛋白和类鞭毛蛛丝蛋白（flagelliform silk-like protein，FSLP）。在本研究中，研究人员利用RNA环化酶的成环机制设计生成MaSp1和FSLP的cmRNA，成环率分别为11.5% 和 44.5%。cmRNA由于其结构特性，仅编码一个单元的MaSp1和FSLP序列便为核糖体提供一个理论上无限翻译的模板，生产出含有串联重复序列的重组蛛丝蛋白，分子量分别超过了110和88 kDa，Western blot和质谱鉴定也证实了MaSp1和FSLP的表达。MaSp1和FSLP两种重组蛛丝蛋白的产量分别超过20mg/mL和80mg/mL。本研究为蛛丝和串联重复蛋白材料表达模板的构建，以及序列的表达提供了全新的思路和技术，可以简单对多种材料蛋白进行表达的研究、构建和改造，将大大加速高强度蛋白材料领域的发展。
该研究得到国家重点研发计划和国家自然科学基金的资助。该研究成果已在国际期刊Applied and Environmental Microbiology上发表。中国科学技术大学与天津工业生物所联合培养博士刘丽为该论文第一作者，毕昌昊研究员和张学礼研究员为该论文的共同通讯作者。
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核糖体围绕环形mRNA翻译蛛丝蛋白