我国科学家绘出 首张蛛丝形成机制分子细胞图谱

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电影里的蜘蛛侠抬手喷出蛛丝，这样的场景未来借由人造蛛丝或将成为可能。记者从西南大学获悉，该校科研团队通过揭示蛛丝合成的生物学机制，绘制出首张蛛丝形成机制的分子细胞图谱，为人工合成蛛丝提供关键理论基础。
蜘蛛牵引丝是蜘蛛的大壶状腺合成分泌的蛋白质类丝纤维，由蛛丝蛋白、有机酸、脂类等物质组成，具有良好的机械性能和仿生应用潜力，广泛应用于生物医学、高强度复合材料等领域。“天然蛛丝主要来源于蜘蛛结网，且蜘蛛因同类相食的特性难以高密度养殖，从自然界获取的天然蛛丝产量非常有限。”西南大学种质创制大科学中心教授王翊介绍，长期以来科学界一直希望实现人工合成蛛丝，致力于对蛛丝的合成分泌过程进行研究。
王翊课题组选取在我国广泛分布的棒络新妇蛛为研究对象，构建出这种蜘蛛的染色体级高质量基因组，注释获得37607个蛋白质编码基因。研究发现，蜘蛛的大壶状腺丝蛋白基因具有成两簇分布于染色体的重要特征。课题组对蛛丝蛋白、有机酸、脂类等在大壶状腺尾部、囊腔、导管三段中的层级合成模式进行解析，首次完成蜘蛛大壶状腺的单细胞图谱和空间转录组图谱绘制，揭示了蜘蛛丝腺发生与发育的分子机制。
“我们进一步研究发现，蜘蛛丝与蚕丝是同一套制作方式，只是‘原材料’和‘后期加工流程’有所不同。”王翊说，将蜘蛛大壶状腺与家蚕的丝腺进行多维度组学比较分析发现，蜘蛛丝腺的产生物质机制与蚕丝腺相似，二者均由具有趋同进化的三段式丝腺组织结构、同源基因表达模式、丝纤维的蛋白质和代谢物组成。
目前，王翊课题组的相关研究成果已由国际学术期刊《自然·通讯》在线发表。科学界认为，这项研究多维度地揭示了蜘蛛牵引丝三阶合成的生物学机制，为研究蜘蛛起源与进化、解析牵引丝性能决定因素、创制蜘蛛化蚕丝素材提供了关键理论基础。