4月22日，前沿交叉学科研究院生物学研究中心三田和英教授课题组在Nature子刊Communications Biology （通讯生物学）上发表最新科研成果 “Lepidopteran wing scales contain abundant cross-linked film-forming histidine-rich cuticular proteins”。
鳞翅目昆虫的共性是全身都覆盖着鳞毛。鳞毛表面复杂且精密的微结构，赋予了其能够产生结构色，具有气敏性、疏水性、自清洁性等特征，从而在仿生学领域具有非常广阔的应用前景。但由于成熟的鳞毛个体微小且不能溶解于常见的蛋白提取试剂，严重阻碍了其在分子水平上相关研究的开展，因而目前鲜有关于鳞毛蛋白成分与鳞毛表面微结构形成机制的报道。
该研究以家蚕作为研究对象，首先调查了鳞毛的生长发育过程，首次成功将发育中的鳞毛完全溶解；利用LC-MS/MS对鳞毛蛋白成分进行鉴定, 分析发现鳞毛中含量大量不同组氨酸含量的表皮蛋白（组氨酸含量：6%~45%）; 随后，通过RNA干扰等分子生物学手段证明了富含组氨酸的表皮蛋白在鳞毛表面微结构的形成过程中发挥着非常重要的作用，并提出表皮硬化途径参与鳞毛表面微结构的形成；同时，利用表皮硬化过程中组氨酸中的咪唑基团能够与NADA/NBAD的衍生物发生共价反应的原理，建立了以富含组氨酸的表皮蛋白、NADA/NBAD和Laccase2为主的体外交联反应体系；最后，在没有其它纤维合成材料的参与下，首次利用表皮蛋白合成了生物蛋白膜。研究成果不仅弥补了鳞翅目昆虫鳞毛在分子水平上研究的空白，同时也为表皮蛋白作为新型生物材料应用的可能性提供了理论基础。
刘践秋博士为论文的第一作者，西南大学三田和英教授，美国罗德岛大学Marian R. Goldsmith为论文共同通讯作者，西南大学为第一完成单位。该研究受到国家人才计划项目基金和西南大学的共同资助。
论文连接：https://www.nature.com/articles/s42003-021-01996-4