2021年7月24日，生物材料学报《Acta Biomaterialia》(IF=8.947)在线发表了题为“Adhesive Property and Mechanism of Silkworm Egg Glue Protein”的研究论文，揭示了家蚕卵胶蛋白的粘接性能与机制。

      雌性昆虫成虫能够在产卵的同时分泌卵胶，将卵牢牢地固定在特定的位置。对于植食性昆虫来说，它们喜欢用卵胶将卵固定在寄主植物的叶片上，方便后代的取食。很多卵胶的主要成分是蛋白质，具有强大的粘接性能，使卵不受风吹雨打的影响，是一种具有潜在应用价值的生物胶水。然而，昆虫卵胶蛋白的基因及蛋白质序列尙未有报道，其粘接性能的分子机制也不甚清楚。

      家蚕作为一种只取食桑叶的植食性昆虫，其基因组早在2003年就已被西南大学所破译，是研究昆虫卵胶蛋白的良好材料。研究人员观察到蚕卵腹面有一层透明薄膜状的卵胶，发现卵胶蛋白的分子量高达300K道尔顿。通过多组学技术鉴定并拼接成功了编码家蚕卵胶蛋白的全长基因序列。令人惊讶的是，家蚕卵胶蛋白中含有连续重复了346次的五肽序列。

      为了阐明卵胶蛋白的粘接性能及机制，研究人员从粘液腺或卵表面提取了卵胶蛋白，还利用大肠杆菌及毕赤酵母表达体系获得了重组卵胶蛋白。通过圆二色谱和红外光谱的方法发现家蚕的卵胶蛋白具有罕见的beta螺旋结构，其结构的形成具有浓度依赖性。beta螺旋结构是影响卵胶蛋白粘接性能的重要因素之一，如此弹性结构在被拉伸破坏过程中可以延伸很长的距离，通过耗散弹性势能来抵消破坏卵胶与界面结合的力。

      研究人员通过糖染色和糖质谱发现家蚕的卵胶蛋白是糖蛋白，并且鉴定了具体的糖基化位点及糖链结构；进一步发现酵母表达的卵胶蛋白具有糖基化，而大肠杆菌表达的卵胶蛋白没有糖基化，酵母表达的卵胶蛋白的粘接性能是大肠杆菌表达的卵胶蛋白的粘接性能的4倍之高，表明卵胶蛋白的糖基化也是影响卵胶蛋白粘接性能的重要因素。

      研究人员还发现无法从长期放置的卵胶表面提取得到卵胶蛋白，推测卵胶蛋白之间会通过交联形成不溶的聚集体，进一步从雌蛾粘液腺中鉴定到了两个转谷酰胺酶，发现酵母表达的卵胶蛋白经转谷酰胺酶催化交联，粘接性能提高了3倍，接近于天然卵胶蛋白的粘接性能。

      总之，beta螺旋结构、糖基化及共价交联等因素共同决定了家蚕卵胶蛋白的粘接性能。此外，卵胶与其接触的桑叶、蚕种纸等表面的界面结合也在很大程度上影响卵胶的粘接性能。本研究通过单搭接胶接方式测试发现，经过糖基化修饰和酶催化交联的家蚕卵胶蛋白的粘接性能达2.6 MPa，可与多种商用胶水相媲美。与商品化胶水相比，卵胶蛋白还具有生物相容性及生物降解性等独特的优点，在生物医用材料领域具有潜在的应用价值。

      西南大学为该论文唯一完成单位，硕士研究生雷雨田为第一作者，董照明副教授和赵萍教授为共同通讯作者。该研究得到重庆市基础科学与前沿技术研究项目及重庆市自然科学基金项目的资助。

     论文链接如下：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1742706121004773?via%3Dihub