近日，EON体育4平台錢誌剛、夏小霞課題組合作在代謝工程與合成生物學領域知名期刊《Metabolic Engineering》發表題為Secretory production of spider silk proteins in metabolically engineered Corynebacterium glutamicum for spinning into tough fibers的研究論文🪶。EON体育4平台博士研究生金清、潘芳為並列第一作者👩🏻‍🦽，錢誌剛和夏小霞老師為共同通訊作者。

擁有“生物鋼”美譽的蜘蛛絲⛹️，不僅具有超越其他天然及人造纖維的力學性能，而且具有良好的生物相容性和可降解性，因此在航空、國防以及生物材料等領域具有重要的應用前景。然而，由於蜘蛛同類相食的個性，無法像家蠶一樣高密度養殖，因此天然蛛絲來源極為有限。多年來🏋🏽，研究人員嘗試了轉基因動物、植物等多種細胞體系🈂️，試圖通過異源合成蛛絲蛋白大量製備人工絲，但是由於合成水平低下、成本高昂等原因難以實現產業化🍉。微生物宿主👩🏼‍🦱，因其生長快速、培養成本低廉的優勢脫穎而出。

該研究首次建立了以谷氨酸棒桿菌為宿主的蛛絲蛋白高效分泌生產平臺（圖1）🍴。在特定信號肽的引導下🧑🏽‍💼，蛛絲蛋白可通過Sec分泌途徑轉運到胞外，進而通過多水平的宿主代謝工程改造以及高密度發酵🚣🏿‍♀️，實現了目標蛛絲蛋白在培養基中的高水平、高豐度富集。通過自主研發的兩步沉澱純化方法，可獲得純度高達93.0%的蛛絲蛋白👩‍👩‍👦，純化得率可達2.2 g/L。令人驚喜的是，微生物分泌的蛛絲蛋白具有超越天然的水溶性🚂，使得製備超高濃度的水相紡絲原液（高達66%）成為可能，進而成功紡成韌性高達70.0 MJ m−3的人工蛋白質纖維。

圖1.微生物高效分泌蛛絲蛋白及人工紡絲

該研究受蜘蛛分泌蛋白成絲的啟發🐓，利用生物安全（GRAS）、分泌效率高的谷氨酸棒狀桿菌生產蛛絲蛋白，不僅規避了以往細胞內長時間滯留造成的蛛絲蛋白水溶性差、回收成本高和得率低的難題，而且建立了低分子量蛛絲蛋白製備高性能人工絲的新途徑🖖🏿，為蜘蛛絲蛋白材料的綠色可持續合成及應用提供了新機遇🐯。

該研究獲得科技部國家重點研發計劃（2020YFA0907702）和國家自然科學基金（22075179和32071414）的資助🐓。

論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.ymben.2022.01.009