家蚕丝蛋白的结构解析和性能优化

This project will be focused on the structural dynamics, the assembly mechanisms and the physiological functions of the silk proteins of silkworm Bombyx mori. The structures of silk proteins, either natural or recombinant, will be determined by X-ray crystallography. The function of each silk protein will be investigated by in vitro biochemical assays and filamentation experiments. The 3D structures of the key proteins and their complexes will provide structural insights into the silk assembly and filamentation process. These findings, in combination with site-directed mutagenesis and transgenic silkworm investigations, will enable us to design and engineer the silk-like biomaterials for various purposes.

丝蛋白的分泌、装配和成丝机理一直国内外学者研究的热点。本课题以家蚕(Bombyx mori)蚕丝为研究对象，以丝心蛋白为重点，丝胶蛋白为辅助，在蛋白质结构和生理功能水平上同时对组成蚕丝的各种蛋白质进行研究。利用天然蛋白纯化、重组蛋白超量表达、蛋白质变复性等实验技术获得均一稳定的丝蛋白各个组分，并采用X射线晶体学手段解析其三维结构。同时，对重组丝蛋白进行理化性质的测定和体外成丝实验，以研究蚕丝各组分的作用和相互关系。基于一些关键蛋白质或蛋白质复合物的三维结构和相互作用研究，初步阐明蚕丝在原子分辨率水平上的折叠和包装机理。在此基础上，通过体外突变对蚕丝的性能进行定向改造，并为相关的转基因家蚕品系的构建提供理论指导。

丝蛋白的分泌、装配和成丝机理一直是国内外学者研究的热点。本课题以家蚕(Bombyx mori)蚕丝为研究对象，以丝心蛋白为重点, 在蛋白质结构和生理功能水平上对组成蚕丝的各种蛋白质进行了细致的研究。利用天然蛋白纯化、重组蛋白超量表达、蛋白质变复性等实验技术获得了均一稳定的丝蛋白轻链-重链FibL-FibHc(26-54)复合体，得到了衍射分辨率为4 埃的晶体，晶体还有待进一步优化。保幼激素JH与家蚕的发育和吐丝都有密切的关系，我们克隆了JH降解关键酶JHEH、JHE；JH合成关键酶JHAMT；JH候选受体MET，已经解析了JHEH的结构（2.30埃）。FMBP-1，作为丝心蛋白的调节因子，与家蚕重链的时空特异性高度一致，在Fib-H的表达过程中起着非常关键的作用。我们解析了BmSTPR与13-bp, 18-bp和20-bp DNA的复合物结构，衍射分辨率分别为1.95埃、2.20埃和2.40埃。这些工作为我们进一步研究家蚕丝蛋白表达分泌的高效性提供了理论依据。