近日，中心研究团队在美国化学会旗下高分子领域旗舰期刊《Biomacromolecules》上发表了题为“Spatial Distribution of Silk Proteins in the Silk Gland of Bombyx mori”的研究性论文，建立了激光显微切割‑液相色谱‑串联质谱（LM‑LC‑MS/MS）空间蛋白质组技术，解析家蚕丝腺腔内蚕丝蛋白的空间排布规律，打破长期以来 “内层丝素蛋白，外层丝胶蛋白，边界清晰分离” 的经典认知，证实蚕丝蛋白呈现连续梯度、相互渗透重叠的分层组装模式，为蚕丝纤维形成机制、家蚕遗传改良、仿生丝基材料开发提供全新理论依据。

家蚕是我国重要的经济昆虫，蚕丝作为性能优异的天然蛋白纤维，不仅用于传统纺织产业，还在生物医用材料、组织工程等领域具备巨大应用潜力。传统模型认为：蚕丝内部是纯粹丝素蛋白，外层被丝胶蛋白层层包裹，二者界限分明。但长期以来，受技术手段限制，科研人员很难直接解析丝腺管腔内丝蛋白的径向空间分布，制约了对蚕丝组装机理的深度理解。

为攻克这一技术瓶颈，中心研究团队建立激光显微切割结合质谱鉴定的空间蛋白质组学分析策略。对家蚕中部丝腺前部进行冷冻切片，把丝腺腔从内向外精细划分为四层同心圆结构（第一层、第二层为丝素区；第三层、第四层为丝胶区），对每一层分区样品开展蛋白质组鉴定。实验结果显示，丝素重链、丝素轻链、P25主要富集在纤维内层；丝胶蛋白、丝素蛋白酶抑制剂、小分子丝蛋白丰度从内层向外层逐步升高。最内层丝素蛋白占比高达 91.48%，到最外层下降至仅 5.50%；而丝胶蛋白Ser1丰度由最内层 0.58% 上升到最外层 32.7%。令人意外的是，丝素蛋白并非只局限于丝素区域，在丝胶层同样能够检测到丝素组分，各类蛋白不是完全隔离，而是互相重叠过渡，不存在绝对清晰的物理分界。

团队进一步结合 qPCR 转录分析、Western blot 蛋白免疫印迹、免疫荧光、免疫胶体金透射电镜、尿素温和脱胶实验等多种方法进行了验证。胶体金透射电镜观察到丝素重链（FibH）除集中分布于丝素核心区外，也有少量颗粒弥散分布在丝胶区域；温和脱胶实验同样证实三种丝素蛋白可以在丝胶溶解液中被检测到，直接证明丝素与丝胶蛋白发生相互渗透，而非简单的清晰分层结构。

西南大学前沿交叉学科研究院生物学研究中心郭凯雨副教授为该论文的第一作者，赵萍教授为最后通讯作者，夏庆友教授对研究给予了重要指导。本研究得到了国家自然科学基金、重庆市自然科学基金、中央高校基本科研业务费的资助支持。

论文链接：https://doi.org/10.1021/acs.biomac.6c01879