[發(fā)明專利]轉(zhuǎn)胰蛋白酶原基因在家蠶絲膠層表達(dá)制備自脫膠蠶絲中的應(yīng)用

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210896130.2
• 申請日: 2022-07-27
• 公開（公告）號: CN115948435A
• 公開（公告）日: 2023-04-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 夏慶友;王日遠(yuǎn);王元成;田弛;宋建欣;趙萍
• 申請（專利權(quán)）人: 西南大學(xué)
• 主分類號: C12N15/57
• 分類號: C12N15/57;C12N15/89;A01K67/033;D01C3/02
• 代理公司: 重慶航圖知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 50247
• 代理人: 王貴君

本發(fā)明公開了轉(zhuǎn)胰蛋白酶原基因在家蠶絲膠層表達(dá)制備自脫膠蠶絲中的應(yīng)用，通過將轉(zhuǎn)胰蛋白酶原基因由絲膠層特異啟動(dòng)子控制胰蛋白酶原在家蠶絲膠層表達(dá)，獲得轉(zhuǎn)胰蛋白酶原整合的基因工程絲的自脫膠蠶絲，該蠶絲能夠在溫和的條件下有效地去除絲膠蛋白層，而且與熱堿法絲素相比，自脫膠絲素具有更好的物理結(jié)構(gòu)和機(jī)械性能，其他指標(biāo)如平均當(dāng)量直徑、機(jī)械性能和平滑度等，都明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的熱堿法獲得的絲纖維，而且受到的損傷較小，從自脫膠蠶絲降解下來的絲膠多肽具有較強(qiáng)細(xì)胞增殖能力和良好的生物安全性，未來在紡織工業(yè)和醫(yī)學(xué)領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及生物材料領(lǐng)域，具體涉及轉(zhuǎn)胰蛋白酶原基因在家蠶絲膠層表達(dá)制備自脫膠蠶絲中的應(yīng)用。

背景技術(shù)

蠶絲作為一種天然的蛋白質(zhì)長纖維，以其獨(dú)特的美感、細(xì)度、舒適的觸感、天然的光澤和堅(jiān)韌的特性而受到人們的青睞，在世界服裝行業(yè)中扮演著不可或缺的纖維原材料角色。目前，絲綢產(chǎn)業(yè)主要分布在全球20多個(gè)國家，主要包括中國、印度、烏茲別克斯坦、泰國、巴西等，并已深度融入當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)和人們的日常生活中。然而，隨著環(huán)境保護(hù)的壓力增大，目前，大多數(shù)絲綢企業(yè)正在加速退出生絲市場，造成絲綢行業(yè)業(yè)績急劇下滑，其根本原因在于現(xiàn)有的傳統(tǒng)絲綢脫膠工藝會對環(huán)境造成了不良影響。目前，常用的絲膠脫膠方法是熱堿法絲膠脫膠(AD-S)，其采用的是沸騰的0.05～0.5％Na₂CO₃(w/v)溶液作為脫膠劑。這種方法可以簡單、快速、廉價(jià)地完全去除位于絲線外層的絲膠蛋白，并在世界范圍內(nèi)得到廣泛使用。但是這種傳統(tǒng)的脫膠法極其耗水耗能。最近，根據(jù)全球生絲產(chǎn)量推算，絲綢行業(yè)的產(chǎn)量每年至少要消耗1.97×10⁸噸廢水和3.28×10⁸千瓦時(shí)的電力；在中國這個(gè)絲綢的主要產(chǎn)區(qū)，每年要花費(fèi)超過1億美元來減少廢水中的化物需氧量、化學(xué)需氧量和其他污染物以達(dá)到廢水排放標(biāo)準(zhǔn)。更甚的是熱堿法脫膠會破壞絲綢纖維的物理結(jié)構(gòu)，降低其機(jī)械性能，不僅阻礙高速繅絲，而且影響絲織物的質(zhì)量。

與傳統(tǒng)的熱堿法脫膠方法相比，酶法脫膠極具吸引力，因?yàn)樵跍睾偷沫h(huán)境下，它就可以完全快速地去除絲膠蛋白，還可以減少對絲綢結(jié)構(gòu)完整性和機(jī)械性能的破壞，同時(shí)有效地減少水及能源消耗。因此，它是一種真正的綠色環(huán)保的絲膠脫膠技術(shù)。酶法脫膠是一個(gè)復(fù)雜的過程，其核心是通過蛋白水解酶加速蛋白質(zhì)的降解。蛋白水解酶主要包括纖維素酶和果膠酶等酸性酶，木瓜蛋白酶和過氧化氫酶等中性酶，以及角蛋白酶和K蛋白酶等堿性酶，并已被廣泛用于紡織工業(yè)過程中的棉花脫脂和羊毛漂白。對于蠶絲脫膠，以前的研究人員也嘗試建立一種基于蛋白酶膠脫的新方法。比如從體外收集塔沙蠶的蠶繭酶和從木瓜中提取的商品木瓜蛋白酶去處理蠶絲。與熱堿法脫膠的絲素相比，這些酶均能在溫和的條件下有效地去除絲線的絲膠蛋白層，并且所獲得的絲素更好地保持絲線纖維的天然顏色、光滑度、光澤、物理結(jié)構(gòu)和抗張強(qiáng)度。然而，這些酶法脫膠技術(shù)到目前為止還沒有大規(guī)模地應(yīng)用于紡織工業(yè)。其主要原因是：1.蠶絲脫膠需要消耗大量的酶，但市場供應(yīng)不足；2.商品酶的價(jià)格高于化學(xué)試劑，酶的消耗會增加生產(chǎn)成本；3.酶法脫膠系統(tǒng)的建立涉及到反應(yīng)體系中的溫度和pH值的調(diào)節(jié)，在能源和化學(xué)試劑的消耗上，與傳統(tǒng)的脫膠方法相比，并不具有足夠的競爭性優(yōu)勢。因此，能否在擁有強(qiáng)大蛋白質(zhì)合成能力的絲腺中同時(shí)合成絲蛋白和外源蛋白酶，使他們混合均勻，最終生成新型的自脫膠蠶絲，是決定酶法脫膠技術(shù)能否大規(guī)模應(yīng)用的關(guān)鍵因素。

因此，亟需開發(fā)一種自脫膠技術(shù)，通過轉(zhuǎn)基因策略創(chuàng)造一種新穎的自脫膠蠶絲。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明通過在中部絲腺特異表達(dá)外源性的豬胰蛋白酶原，使其均勻分布于蠶絲的絲膠層中，并在水中或者合適的緩沖液中自我激活為胰蛋白酶，從而可以有效地將降解絲膠層，為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

本發(fā)明的目的之一：

轉(zhuǎn)胰蛋白酶原基因在家蠶絲膠層表達(dá)制備自脫膠蠶絲中的應(yīng)用。

本發(fā)明優(yōu)選的，所述轉(zhuǎn)胰蛋白酶原基因?yàn)樨i胰蛋白酶原基因。