李全飞, 陈乾, 刘浩, 贺坤东, 潘亮, 雷鹏, 谷益安, 孙良, 李莎, 邱益彬, 王瑞, 徐虹

合成生物学 2025, 6 (4): 806-828. DOI:10.12211/2096-8280.2025-043

摘要（186）

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高黏性蛋白材料因其卓越的生物黏附性和潜在的生物相容性，在生物医用材料和黏合剂领域展现出巨大的应用潜力。然而，传统方式获取的高黏蛋白材料面临诸多挑战，如产量低、结构复杂、难以规模化生产等。合成生物学作为新兴的交叉学科，为解决这些瓶颈提供了创新策略。本综述系统总结了近年来高黏性蛋白材料的生物合成、改性及应用进展，重点突出了合成生物学在解决高黏性蛋白材料产量、可控性以及功能多样性等方面的优势。全面梳理了基因工程实现对贻贝黏蛋白、藤壶胶蛋白和扇贝足丝蛋白等黏附蛋白的精确设计和高效表达，从而克服高黏蛋白材料在产量和可控性方面的限制。同时，综述了这些蛋白材料在生物黏合剂和医用功能涂层方面的独特优势，如贻贝蛋白的湿面黏附性、藤壶胶蛋白的强黏附性以及类弹性蛋白的可调控性。通过合成生物学方法，可以突破高黏蛋白材料在产量、性能和功能方面的限制，加速其在组织工程、表界面改性等领域的应用。最后，总结了当前合成生物学在高黏蛋白材料领域的最新进展和创新点，并展望了其未来的发展方向，为开发高性能、多功能的高黏蛋白材料提供了新的思路和策略。

贻贝，作为海洋环境中常见的生物，其强大的水下黏附能力一直备受科学界关注［70］。这种卓越的黏附性能主要归功于其分泌的足丝蛋白，即贻贝足丝蛋白。目前，已鉴定出约25～30种Mfp［10］，在足丝黏附斑块中发现6种（图1），其余分布在细丝的其他部分［71］。Mfp-1被认为是主要的基底结合蛋白；Mfp-2则参与蛋白网络构建和柔韧性调节［72］；Mfp-3富含DOPA，具有最丰富的多态性［73］；Mfp-4存在于斑块-椎弓根丝连接处，有助于胶原蛋白的递送［74］；Mfp-5的DOPA含量最高，富含甘氨酸和赖氨酸，在界面黏附中起决定性作用［75］；Mfp-6是一种富含巯基的界面贻贝黏附蛋白，已被报道为贻贝的蛋白质抗氧化剂，有助于DOPA保持表面黏附能力［76］。不同Mfp的氨基酸序列和结构域组成差异，导致其黏附特性和力学性能各异，从而实现对不同基底和环境的适应性。