作者:Thamarasee Jeewandara，Phys
（同organic）有机 九头蛇息肉的明视场图像(比例尺:500米)
(2)一个狭窄型的线虫囊的示意图，在中空的囊体内有一个大的通管丝装置和一个盘绕的小管
刺胞囊壁由CPP-1和Cnidoin组成，通过富含半胱氨酸的结构域连接
CPP-1有一个“刚性”的多聚丙烯结构域，两侧有两个CRD单元，而Cnidoin由一个“弹性”的丝样结构域组成，两侧有CRD单元
每个CRD单位有六个保守模式的半胱氨酸残基(X表示非半胱氨酸残基)
学分:科学报告，doi: 10
1038/s 14598-019-55655-0 刺胞体是刺胞动物的刺胞器，具有显著的机械特性，在爆发式细胞外分裂(细胞排泄废物和大分子的过程)过程中经历50%的体积变化，同时承受超过100巴的渗透压
研究人员最近发现了两种新的蛋白质成分，它们构成了水螅的刺胞壁，包括(1)具有刚性多聚蛋白基序的富含脯氨酸的胞内蛋白-1 (CPP-1)和(2)具有丝样结构域的弹性胞内蛋白
在《科学报道》上发表的一项新研究中，特里萨·本特尔和德国、澳大利亚和日本的医学、分子进化和基因组学以及物理化学研究所的一组研究人员在大肠杆菌中表达了重组的Cnidoin和CPP-1蛋白
他们将自发交联的大块蛋白质的弹性模量与分离的杀线虫剂的弹性模量进行了比较
研究人员利用静电纺丝和制备条件系统地优化了均匀蛋白质纳米纤维的制备
由于富含半胱氨酸的结构域同时交联，即使在大量水中严格洗涤和浸泡后，两种纤维仍保持稳定
得到的纳米纤维明显不同于没有化学交联剂程序不稳定的其他蛋白质纳米纤维
在对机械性能进行定量评估后，他们检查了Cnidoin和CPP-1纳米纤维在促进人类间充质干细胞生长方面的应用
水螅杀线虫体由四种变异体组成，它们在称为杀线虫细胞的特化细胞中的息肉体柱中发育
胶囊壁结构的突出的机械韧性使得杀线虫剂在实验室中形成独特的生物激发材料
胶囊包含由富含半胱氨酸的结构域(CRD)之间的分子间二硫键交联的蛋白质复合物，其可用作多功能交联剂，在不同的蛋白质之间产生线性或支化聚合物
在之前的工作中，科学家们在研究水螅线虫时已经鉴定出两种新的胶囊蛋白，包括CPP-1和Cnidoin
结合弹性Cnidoin和刚性CPP-1蛋白的潜力是设计新的生物材料的一个有前途的策略，该生物材料能够形成具有自发交联的稳定结构，以实现突出的柔韧性和韧性，类似于生物杀线虫胶囊
合成的生物诱导蛋白纳米纤维作为培养干细胞用于组织工程应用的人工基质越来越受到关注
静电纺丝提供了一种利用丝蛋白、胶原蛋白和明胶制造这种纤维的常用方法
薄纤维产品在伤口愈合和组织工程中有多种应用
用CPP-1和Cnidoin抗体染色的水螅息肉的免疫荧光图像；细胞核(蓝色)、CPP-1(绿色)和Cnidoin(红色)
触须中的成熟胶囊仅显示CPP-1信号
胃区胶囊的放大图像显示，氯化石蜡-1和氯化萘丁在线虫囊壁中共同定位
在分离的杀线虫剂中以及在大肠杆菌中重组表达后，对氯化石蜡-1和氯化萘丁进行蛋白质印迹分析
大肠杆菌(reCPP-1，reCnidoin)
(+)和()表示样品缓冲液中是否存在β-巯基乙醇
学分:科学报告，doi: 10
1038/s 14598-019-55655-0 在目前的工作中，本特利等人
介绍了一种基于水螅成丝蛋白CPP-1和Cnidoin的新型合成无交联剂纳米纤维
基于壳聚糖衍生物的自发交联能力，他们系统地优化了生物工程无交联剂蛋白质纳米纤维的制备条件，该纳米纤维在水中稳定，具有用于人类干细胞培养的潜在应用
研究小组获得了一种水螅的代表性免疫荧光图像，该水螅与CPP-1(绿色)和Cnidoin(红色)抗体结合，以将蛋白质共同定位在囊壁中。
这些图像表明，与CPP-1相比，Cnidoin在成熟的线状孢壁中更密集地堆积
此后，Bentele等人
使用蛋白质印迹法鉴定分离的天然杀线虫胶囊和重组蛋白质(在其他生物中表达的蛋白质)；他们在1980年生产的
大肠（杆）菌的
结果表明水螅中CPP-1有相当多的翻译后修饰
他们用大肠杆菌表达的CPP-1蛋白证实了这一结果
并且推断CPP-1和Cnidoin都是在形成或形态发生过程中整合的线虫孢壁的结构蛋白
左图:重组人CPP-1和氯化萘在PBS中的有效弹性模量
将来自纯化和氧化的reCPP-1和reCnidoin蛋白的聚集体进行原子力显微镜压痕
有效弹性模量的分布采用对数正态分布进行拟合
峰位和FWHM如传说所示
右图:(一)左图:分离的、部分放电的杀线虫剂的扫描电镜图像
右图:一个孤立放电狭窄管的明视野显微镜图像
黑色三角形阴影对应于原子力显微镜悬臂
(b)从(a)中的红方收集的排放的杀线虫剂的高度图(17 × 17平方米)
(c)在(b) (1)中红方指示的位置，在丝状体上测量的典型力-压痕曲线
1 × 1
1平方米)
力-压痕数据(灰色圆圈)与金字塔尖的比洛道模型(红色曲线)相吻合
学分:科学报告，doi: 10
1038/s 14598-019-55655-0 研究人员随后使用扫描电子显微镜和原子力显微镜测试了水螅杀线虫剂和大块蛋白质的机械性能
科学家提取了弹性模量的分布，并进一步测量了在大肠杆菌中表达的纯化重组CPP-1和Cnidoin的弹性
大肠（杆）菌的
然后，他们通过在纯溶液中加入聚乙二醇900千道尔顿来优化纳米纤维的生产，以获得更高的产品粘度
研究小组研究了相对湿度的影响——相对湿度显著影响纳米纤维的质量，而纺丝溶液的离子强度或电导率对纳米纤维没有影响
基于初步的材料开发和表征结果，本特利等人
在玻璃盖玻片上静电纺丝蛋白质-聚乙二醇溶液制备蛋白质纳米纤维
新纺出的纳米纤维在50×50 m2的面积上显示出均匀的宽度和高度，并显示出均匀的弹性模量
该小组随后测量了表面形貌，获得了reCPP-1和reCnidoin纳米纤维(a)在空气中，(b)用水洗涤后在空气中，以及(c)在生理缓冲溶液中的弹性图和特征力-压痕曲线
他们可以通过用水洗涤来去除聚乙二醇，以获得显著减少的回收纳米纤维的纤维厚度，尽管与水处理后的回收聚丙烯-1相比，尺寸不太明显
静电纺纤维的原子力显微镜测量
首先，电纺1∶1∶1混合物，并在空气中表征
第二，回收聚丙烯-1:聚乙二醇纤维用水洗涤，剩余的回收聚丙烯-1纤维在空气(b)和PBS (c)中表征
每个数据集由高度图(左栏)、力图(中间栏)和与比洛道模型(红色曲线)拟合的特征力-压痕曲线(右栏)组成
学分:科学报告，doi: 10
1038/s 14598-019-55655-0 然而，用水洗涤后，纤维没有完全溶解，并保持其弹性模量
结果表明，这两种重组蛋白可以通过在CRD(富含半胱氨酸的结构域)末端之间自发形成二硫键来构建稳定的纳米纤维
在这项工作中产生的重组水螅杀线虫蛋白也通过在空气和生理缓冲液中自然产生的CRDs形成了均匀和稳定的纳米纤维
研究小组将这些纳米纤维与稳定的人类间充质干细胞培养物一起孵育20天，在此期间，约95%的细胞在新的生物诱导材料上显示出细胞生长和生存能力
纳米纤维基底上hMSC的保持
用(a) reCPP-1和(b) reCnidoin纳米纤维涂覆蛋白质纳米纤维基材20天
相差显微镜图像(a1和b1)和相应的荧光图像(a2和b2)显示了hMSC细胞溶质中STRO-1(绿色)的表达
细胞核用DAPI(蓝色)染色
在玻璃(对照)、回收蛋白-1和回收蛋白纳米纤维(纳米纤维)上培养20天的hMSC免疫反应性部分；每个样品30个)
学分:科学报告，doi: 10
1038/s 14598-019-55655-0 通过这种方式，特蕾莎·本特利和他的同事提出了一种新的合成的无交联剂纳米纤维生物材料，由水螅的刺胞囊蛋白进行生物激发
他们在大肠杆菌中表达了两种最近鉴定的CPP-1和Cnidoin杀线虫胶囊蛋白的重组蛋白
静电纺丝法制备纳米纤维
由于富含半胱氨酸的结构域(CRD)，电纺纤维可以通过二硫键自发交联
reCPP-1和reCnidoin重组蛋白在静电纺丝后直接在水中形成稳定的均匀纳米纤维
这种新的材料结构显示出作为生物相容性材料的潜力，其灵感来源于坚韧而有弹性的水螅状刺胞结构
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