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与化学合成的粘合剂相比,藤壶源蛋白粘合剂因其环境友好以及水下粘附的特点,成为了目前仿生粘合剂研发的热点。本研究选用了红巨藤壶蛋白Cp19k(Mrcp19k)作为蛋白粘合剂的粘性成分。为了提高Mrcp19k的水下粘弹性能与非水性环境下的粘附性能,利用基因工程学的方法,将不同的蛋白功能模块与Mrcp19k融合,构建了多种融合型粘合蛋白,并对融合型粘合蛋白的粘附功能进行表征。主要研究内容和结果如下:(1)利用带有异种电荷能促进蛋白分子聚集的蛋白功能模块Ddx4,与粘合蛋白Mrcp19k融合,构建融合型粘合蛋白Mrcp19k-Ddx4。用耗散型石英晶体微天平(quartz crystal microbalance with dissipation,QCM-D)对粘合蛋白的水下粘弹性能进行测试,通过比较粘合蛋白引起的晶体频率变化(Δf,体现粘合蛋白的粘附能力)和晶体耗散变化(ΔD,体现粘合蛋白的弹性能力),发现Mrcp19k-Ddx4能将Δf从Mrcp19k的22.25 Hz提高到32.50 Hz,将ΔD从Mrcp19k的1.18×10-6u提高到1.53×10-6u,表明融合型粘合蛋白Mrcp19k-Ddx4比非融合型粘合蛋白Mrcp19k具有更好的水下粘弹性能。在非水性环境下粘性测试时,发现Mrcp19k-Ddx4能将粘附强度从粘合蛋白Mrcp19k的0.85 MPa提高到1.01 MPa。实验结果表明,Ddx4功能模块能提高粘合蛋白Mrcp19k的水下粘弹性能与非水性环境下的粘附性能。(2)利用能形成异肽键(isopeptide bond)的蛋白功能模块Spy Catcher/Spy Tag以及弹性功能模块类弹性蛋白(elastin-like polypeptide,ELP),与粘合蛋白Mrcp19k融合,构建了融合蛋白Spy Catcher-ELP-Mrcp19k-ELP-Spy Catcher(CC-Mrcp19k)、Spy Tag-ELP-Spy Tag-ELP-Spy Tag(TTT)。融合蛋白CC-Mrcp19k和TTT按照蛋白中Spy Catcher:Spy Tag=1:1的摩尔比例混合后,形成了网状粘合蛋白。在水下粘弹性能测试实验中,发现网状粘合蛋白能将Δf从Mrcp19k的22.25 Hz提高到40.03 Hz,将ΔD从Mrcp19k的1.18×10-6u提高到3.25×10-6u,表明网状粘合蛋白比粘合蛋白Mrcp19k具有更好的水下粘弹性能。在非水性环境下粘性测试时,发现网状粘合蛋白能将粘附强度从Mrcp19k的0.85 MPa提高到1.26 MPa。实验结果表明,Spy Catcher/Spy Tag与ELP功能模块形成的网状结构,能进一步提高粘合蛋白Mrcp19k的水下粘弹性能与非水性环境下的粘附性能。(3)利用能形成异肽键蛋白的功能模块SpyCatcher/SpyTag,与粘合蛋白Mrcp19k融合,构建了环状粘合蛋白Spy Catcher-Mrcp19k-Spy Tag(CT-Mrcp19k),研究环状结构对Mrcp19k的粘附功能的影响。在水下粘弹性能测试实验中,发现环状粘合蛋白能将Δf从Mrcp19k的22.25 Hz提高到25.72 Hz,将ΔD从Mrcp19k的1.18×10-6u提高到1.42×10-6u,表明环状粘合蛋白比粘合蛋白Mrcp19k具有更好的水下粘弹性能。在非水性环境下粘性测试时,发现环状粘合蛋白能将粘附强达到1.81MPa,是粘合蛋白Mrcp19k的1.97倍。实验结果表明,功能模块Spy Catcher/Spy Tag形成的环状结构能提高粘合蛋白Mrcp19k的水下粘弹性能,并更进一步提高Mrcp19k的非水性环境下粘附性能。