蜘蛛丝有强度高、弹性大、抗辐射、热稳定、耐疲劳、可降解等特性,是一种优质的天然生物材料,在军工、航空航天以及生物医学工程领域有着巨大的潜在应用价值。我们通过建立基因组文库,在世界上首次筛选获得了大腹园蛛编码捕获丝蛋白MiSp(编码基因为10.9kb,包含5.6kb单一基因内含子,整个基因编码序列为5298bp,编码1766个氨基酸)、包卵丝蛋白Tusp1((编码基因为5766bp,编码1921个氨基酸,包含有N段和C端非重复区和9个重复区)、包裹丝蛋白AcSp(编码基因为10335bp,编码3444个氨基酸,包含N段和C端非重复区和15个重复区)以及附着丝蛋白质PySp1(编码基因为11931bp,编码3976氨基酸)四个完整基因;解析了蜘蛛捕获丝MiSp蛋白CT和NT的结构与功能的关系,破解了pH可驱动蜘蛛丝蛋白质二聚化和稳定性以及可控制蛛丝纤维的快速形成机理;获得了蜘蛛丝蛋白质模块数量与丝纤维性能的关系;借助蜘蛛包裹丝蛋白质AcSp1四个重复蛋白质片段的表达,研究了AcSp1液态蛋白质与成丝的结构以及成丝机理;我们构建蛛丝蛋白的N端和C端及中间重复单元三部分嵌合体,成功获得了可以在大肠杆菌中高效表达高溶解性的微型重组蛛丝蛋白NT2RepCT,表达的蜘蛛丝蛋白质在生理溶液中即可达到天然蜘蛛腺体中同样高浓度的溶解性重组蛛丝蛋白;利用建立的高效表达蛋白质连接系统,我们体外合成了蜘蛛丝蛋白质;通过静电纺和水纺技术,获得了基因工程仿生蜘蛛丝纤维,纤维的杨氏模量可达到6.7±1.8GPa;通过静电纺丝技术我们制备了小血管和神经导管,细胞培养实验证实制备的血管支架对细胞无毒性,有相容性,有利于细胞的粘增殖附。