【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于蛋白质工程领域，具体涉及一类基于计算机智能筛选的重组仿生蛛丝蛋白及其应用。
技术介绍
1、蜘蛛丝是自然界的高性能蛋白纤维。其独特的高拉伸强度和延展性，尤其是无与伦比的柔韧性、抗疲劳和与钢材相似的张力强度，透气吸湿性、生物相容性等优势，在航空航天、材料学、组织工程和生物医学等多领域有广阔的应用前景，成为近年来的研究热点。
2、在芯片制造领域，利用重组蛛丝蛋白制备了具有高机械强度的光刻胶，突破了传统材料的限制，实现了超高精度(≤100nm)3-d电子束光刻技术(3-d electron beamlithography)，可望推动我国芯片制造技术向前迈进一大步。在医疗领域，利用蛛丝蛋白制作心血管疾病治疗用纳米纤维支架已取得了令人瞩目的进展，将重组蛛丝蛋白和聚乳酸己内酯共混，静电纺丝后作为纳米纤维支架，相较于传统的纳米纤维支架具有更高的拉伸强度和延伸率；作为靶向药物递送和控制药物释放的载体，用于干细胞的靶向递送以及ph响应的药物释放等。在军工、环境等领域，通过将蜘蛛丝缠绕在锥型单模光纤上并将链霉亲和素-生物素与蜘蛛丝结合来进行磁场感应，所提出的磁场传感器具有制造容易、结构简单等优势。
3、但是由于天然蛛丝蛋白等蛋白材料存在分子量大、特定氨基酸含量高(ala+gly约50％)、高重复氨基酸序列及蛛丝蛋白的核心区基因中极高的gc含量等特征，导致其异源表达水平极低，远不能满足或拓展应用等实际需求。即使通过大肠杆菌等微生物系统中的底盘细胞的改造，表达元件设计与改造，目的基因表达的适配性改造，蛋白合成途径调控
技术实现思路
1、本专利技术基于蛛丝蛋白微晶区特征基序的设计与优化，设计了一类能够形成cross-β-spine特征的折叠片层间微晶区基序，并在大肠杆菌中制备高性能的重组仿生蛛丝蛋白。
2、本专利技术具体技术方案如下：
3、重组仿生蛛丝蛋白，具有seq id no:1-4所示的氨基酸序列。
4、本专利技术另一目的在于提供编码上述重组仿生蛛丝蛋白的dna分子以及包含该dna分子的表达载体。表达载体为质粒、噬菌体、病毒或宿主细胞。
5、本专利技术一个具体的示例，所述dna分子具有seq id no:6-9所示的核苷酸序列。
6、优选的，所述宿主细胞为原核细胞或真核细胞。
7、进一步优选的，所述宿主细胞为大肠杆菌、酵母、芽孢杆菌、乳酸杆菌、曲霉或木霉。
8、本专利技术还提供了能够高效表达本专利技术所述重组仿生蛛丝蛋白的工程菌株。所述工程菌利用大肠杆菌bl21(de3)作为宿主菌。
9、本专利技术所述的重组仿生蛛丝蛋白可用于制备组织工程材料、生物大分子的固定材料、生物传感器、防护材料。
10、本专利技术优点：
11、本专利技术基于计算机深度学习算法进行半理性设计，分析蛛丝蛋白微晶区及其邻近序列与自组装性能的关联性，筛选出重组仿生蛛丝蛋白序列并进行优化表达。成功在体外获得力学性能和β-折叠含量均明显提高的可溶性重组仿生蛛丝蛋白。
12、本专利技术所述重组仿生蛛丝蛋白在表达量和溶解性上与野生型差异显著。并且通过温度诱导可将蛋白中的β-折叠含量显著增加，本专利技术所述的重组仿生蛛丝蛋白具有cross-β-spine特征结构，在军工、环境等领域等领域具有广阔的应用前景。结合多尺度模拟及实验数据分析，本专利技术利用计算机算法筛选pdb数据库中不同生物来源的β-折叠特征基序信息，制备出β-折叠含量高的重组仿生蛛丝蛋白比未进行改造的蛛丝蛋白具有更强的自组装性能，进而有望获取具有实际应用价值的高性能重组仿生蛛丝蛋白材料，也为其他具有复杂宏观构象的高分子材料优化设计及生产提供参考。
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1.重组仿生蛛丝蛋白，其特征在于：具有SEQ ID No:1-4所示的氨基酸序列。
2.一种DNA分子，其特征在于编码如权利要求1所述的重组仿生蛛丝蛋白。
3.包含权利要求2所述DNA分子的表达载体。
4.如权利要求3所述的表达载体，其特征在于表达载体为质粒、噬菌体、病毒或宿主细胞。
5.如权利要求4所述的表达载体，其特征在于所述宿主细胞为原核细胞或真核细胞。
6.如权利要求8所述的表达载体，其特征在于所述宿主细胞为大肠杆菌、酵母、芽孢杆菌、乳酸杆菌、曲霉或木霉。
7.如权利要求1所述的重组仿生蛛丝蛋白在制备组织工程材料、生物大分子的固定材料、生物传感器、防护材料中的应用。
【技术特征摘要】
1.重组仿生蛛丝蛋白，其特征在于：具有seq id no:1-4所示的氨基酸序列。
2.一种dna分子，其特征在于编码如权利要求1所述的重组仿生蛛丝蛋白。
3.包含权利要求2所述dna分子的表达载体。
4.如权利要求3所述的表达载体，其特征在于表达载体为质粒、噬菌体、病毒或宿主细胞。
【专利技术属性】
技术研发人员：成骋，黄雨凡，安炳瑞，苏雍钦，周碧霞，何冰芳，
申请(专利权)人：南京工业大学，
类型：发明
国别省市：
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