自组装蛋白质构成了浮游颤藻纤毛虫具有化学抗性的外壳生物材料

《Nature Communications》：Self-assembling proteins compose the chemically resistant shell biomaterial of planktonic tintinnid ciliates

　　

摘要

生物材料在医学、纺织业以及高科技应用领域具有出色的性能，并能提供可持续的替代方案。目前的研究主要集中于动物来源的蛋白质类生物材料，但要在其保持优异性能的同时实现大规模复制仍面临挑战。在此，我们发现浮游单细胞真核生物——钟形纤毛虫的壳状生物材料是由能够自我组装的结构蛋白构成的。这类壳状结构既存在于海水中也存在于淡水中，结构多样，且具备耐高温和强化学物质的特性。通过结合单细胞转录组学与壳状结构的蛋白质组学分析，我们确定了构成壳状结构的蛋白质的氨基酸序列，这些蛋白质属于钟形纤毛虫独有的新家族，我们将其命名为Tintinnidorin。这类蛋白质富含芳香族残基，具有独特的结构特征：由折叠的β片层核心结构通过灵活的未折叠片段相连。这类多功能的特性使得它们能够实现细胞内储存、细胞外自我组装、湿态粘附、热稳定以及耐盐性。钟形纤毛虫及其Tintinnidorin蛋白质为研究序列-结构-材料之间的关系提供了理想的模型，同时也为生物材料的设计提供了灵感。