合成生物学在蛋白质功能材料领域的研究进展

• 作者: 王盼 朱晨辉 赵婧 范代娣
• 来源期刊: 合成生物学
• 关键词: 合成生物学 蛋白质功能材料 高频氨基酸 适配调控 装配加工
• 年，卷（期）: 2021,（1）
• 所属期刊栏目: 特约评述|Invited Review
• 页码范围: 46-58
• 页数: 13页
• 分类号: Q819
• 语种: 中文
• DOI: 10.12211/2096-8280.2020-061

摘要

蛋白质功能材料具有良好的生物相容性、可降解性和多功能性,在医药、军事和纺织等领域应用价值巨大.然而,材料蛋白具有分子量大、高频氨基酸多和翻译后修饰特殊等独特性,导致其在人工细胞合成中存在表达率低、各功能元件与底盘细胞适配性差、结构及功效不稳定等瓶颈,严重限制了这些蛋白的高效生产与应用.掀起第三次生物技术革命的合成生物学技术,以"基因调控,工程设计"为核心,可用于产品的精准化设计与高效合成,实现人类对可持续发展工业模式的期待.本文介绍了蛋白质功能材料的应用及发展,以蛋白高效合成及功能需求为导向,从蛋白分子的定向设计、细胞工厂构建与适配调控以及蛋白材料加工应用等方面阐述蛋白质功能材料的合成策略,以实现其功能定向强化及工业化生产.目前以合成生物学的科学理念为指导,对生命体进行不断改造与优化,以实现细胞工厂定向合成蛋白,结合理性设计的材料模块,赋予蛋白质在生产过程的智能可控以及性能的更新升级是研究的热点.展望未来,讨论了蛋白质功能材料在面向产业应用过程中需要克服的挑战,为性能优异的蛋白质功能材料广泛应用提供可能.