他们证明他们的工作“提供了多维数据，显着扩展了蜘蛛拖丝生成的知识......”并且研究人员计划使用这个新的“分子图谱”来更好地了解蜘蛛如何制造它们的丝。

T. clavata 的染色体规模基因组组装和全蛛丝蛋白基因组。一张T. clavata的照片，显示金色球网上的成年雌性和成年雄性（上图）以及雌性和雄性核型（下）。SCS，性染色体系统。b圆图描绘了 13 条假染色体的基因组景观（Chr1 – 13，以 Mb 为单位）。c二十八个T. clavata蛛丝蛋白基因锚定在染色体上。d另一种圆网蜘蛛T. antipodiana的蛛丝蛋白基因组。分析了T. antipodiana已发表的基因组数据，以确定蛛丝蛋白基因的位置信息。电子六种圆网蜘蛛的蛛丝蛋白基因目录。f丝腺（大壶腹和小壶腹（Ma 和 Mi）、鞭毛状 - (Fl)、管状 - (Tu)、聚集体 - (Ag) 和腺样和梨状 (Ac & Py) 腺体）和毒液腺体的表达聚集。粉红色的线显示了 Ma 和 Mi 腺体之间最密切的关系。g T. clavata丝腺的形态。在三个独立实验中获得了类似的结果，并在源数据中进行了总结。h 28个蛛丝蛋白基因在不同类型丝腺中的表达模式。源数据作为源数据文件提供。图片来源：Nature Communications (2023)。

该论文发表在《自然通讯》杂志上，详细介绍了研究人员从捕获野生蜘蛛到多组学分析所采取的步骤，以揭示蜘蛛主要壶腹腺（负责产生拉丝的腺体）内基因的相互作用。

 

蜘蛛拉丝是一种真正的材料奇迹，具有许多潜在的医疗和工业应用。它比钢更轻、更坚固，同时保持可与橡胶媲美的弹性拉伸能力。与许多合成材料不同，蜘蛛丝无毒、可生物降解且具有生物相容性，使其成为外科植入物、生物传感器和组织重建的理想材料。

 

采用蜘蛛丝替代我们目前使用的一长串材料的唯一限制是它的制造难度。过去，一家名为 Nexia 的公司曾努力生产山羊奶中的蛋白质，并且取得了成功，但未达到大规模生产所需的规模。

 

尽管蜘蛛丝的好处显而易见，但还没有人按要求的规模开始养殖蜘蛛。研究人员预计，通过更好地了解蜘蛛在分子水平上的丝生产，他们将获得实用的见解，以帮助将这种无与伦比的材料推向市场。

 

 

为了获得基因组，研究团队使用了 Oxford Nanopore 平台，该平台可以产生任何基因测序仪中最长的连续读取，以及用于更准确但更短读取捕获长度的 Illumina 测序仪和用于染色体映射的 Hi-C。通过结合这三组不同的基因组数据，研究人员能够在生物信息学上重建蜘蛛染色体规模基因组组装和完整蛛丝蛋白基因组的详细模型。

 

有了这些基因组数据，就可以在基因表达与蜘蛛丝中发现的蛋白质之间建立联系，这正是研究人员接下来所做的。该团队对主要壶腹腺的三个部分进行了转录组（信使 RNA）、蛋白质和代谢物（信号分子）分析；尾巴、囊和导管。

 

液相色谱-质谱分析确定了 28 种蛋白质：10 种是蛛丝蛋白，构成蜘蛛丝的蛋白质，15 种是蜘蛛丝构成元素，一种与毒液有关。确定了核心成分后，研究人员可以按照基于强度的绝对量化顺序对它们进行排序。

 

进一步的分析使他们能够根据基因和基因产物的功能来表征与丝绸生产相关的尾巴、囊和导管的特定生物学功能。Tail 组学主要围绕有机酸的合成，Sac 中的那些主要关注脂质的产生，而 Duct 组学与离子交换和几丁质合成有关。

 

之前的研究已经发现了当前研究中发现的一些元素，但没有一个以如此完整和全面的方式将整个画面放在一起。

编辑：澜澜

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