一种新型贝壳基质蛋白的重组表达与功能分析

贝壳是在贝壳基质蛋白的调控下形成的生物矿化产物,也是生物工程和生物材料学研究的重要对象。贝壳基质蛋白通过调控碳酸钙晶体的成核和生长过程,使贝壳形成有规则的纳米结构并赋予贝壳极强的力学性能。在厚壳贻贝肌棱柱层中鉴定到一种新型贝壳基质蛋白,因其富含谷氨酰胺而被命名为富含谷氨酰胺的贝壳蛋白（Glutamine-rich shell protein,GRSP),该蛋白序列中含18.2%的谷氨酰胺以及PDZ (Postsynaptic density/Discs large/Zonula occludens)和ZM (ZASP-like Motif)结构域。为了解GRSP在生物矿化过程中的分子机理,在序列分析的基础上,采用密码子优化结合原核重组表达策略,获得重组厚壳贻贝GRSP;进一步利用扫描电镜和傅里叶红外光谱,分析重组GRSP对方解石型以及文石型碳酸钙晶体在形貌和晶型方面的影响;同时,利用沉淀法分析重组GRSP对碳酸钙结晶速度的影响以及与碳酸钙晶体的结合作用。结果表明,重组GRSP可诱导文石型碳酸钙晶体发生形貌变化,并对方解石型碳酸钙晶型产生影响。此外,重组GRSP表现出与碳酸钙结合的活性并能抑制方解石型碳酸钙晶体的结晶速度。上述结果表明,GRSP蛋白可能对贝壳的形成及发育具有重要影响并在贝壳肌棱柱层的形成中发挥重要作用。     

一种新型贝壳基质蛋白的重组表达与功能分析

贝壳是在贝壳基质蛋白的调控下形成的生物矿化产物,也是生物工程和生物材料学研究的重要对象。贝壳基质蛋白通过调控碳酸钙晶体的成核和生长过程,使贝壳形成有规则的纳米结构并赋予贝壳极强的力学性能。在厚壳贻贝肌棱柱层中鉴定到一种新型贝壳基质蛋白,因其富含谷氨酰胺而被命名为富含谷氨酰胺的贝壳蛋白（Glutamine-rich shell protein,GRSP),该蛋白序列中含18.2%的谷氨酰胺以及PDZ (Postsynaptic density/Discs large/Zonula occludens)和ZM (ZASP-like Motif)结构域。为了解GRSP在生物矿化过程中的分子机理,在序列分析的基础上,采用密码子优化结合原核重组表达策略,获得重组厚壳贻贝GRSP;进一步利用扫描电镜和傅里叶红外光谱,分析重组GRSP对方解石型以及文石型碳酸钙晶体在形貌和晶型方面的影响;同时,利用沉淀法分析重组GRSP对碳酸钙结晶速度的影响以及与碳酸钙晶体的结合作用。结果表明,重组GRSP可诱导文石型碳酸钙晶体发生形貌变化,并对方解石型碳酸钙晶型产生影响。此外,重组GRSP表现出与碳酸钙结合的活性并能抑制方解石型碳酸钙晶体的结晶速度。上述结果表明,GRSP蛋白可能对贝壳的形成及发育具有重要影响并在贝壳肌棱柱层的形成中发挥重要作用。     

厚壳贻贝贝壳的微结构及光谱分析

贝类的贝壳是一种由碳酸钙晶体和有机质组成的高度有序的天然纳米复合材料,历来是生物材料和组织工程研究的重点对象.利用扫描电子显微镜、傅里叶红外光谱分析以及X射线衍射分析等,对厚壳贻贝(Mytilus coruscus)贝壳的微观结构、碳酸钙晶体构型以及有机质结构特征进行分析.厚壳贻贝贝壳主要包含珍珠质层、肌棱柱层和斜棱柱层;不同层次的结构在外形、碳酸晶体构型、有机质分布等方面具有不同的特征.在后闭壳肌-贝壳连接部位,肌肉与贝壳碳酸钙晶体之间由一层有机质膜连接,且该膜质地明显有别于珍珠质层表面的膜.厚壳贻贝各层结构中的蛋白质均以β-折叠为优势构象,且肌棱柱层中蛋白质的β-折叠含量最高.上述研究为深入了解贝壳的生物矿化机制以及肌肉-贝壳界面的无机相-有机相连接机理奠定了基础.