图1.几丁质和表皮蛋白共同构建家蚕纺丝管道的角质层内膜
几丁质是由N-乙酰-D-氨基葡萄糖聚合形成的高分子化合物，在节肢动物外表皮中广泛存在。近期的研究发现，泌丝节肢动物如家蚕、蜘蛛、水下吐丝昆虫石蚕等的纺丝管道中也存在几丁质，但其具有何种生物学功能一直未被解析。基于此，西南大学赵萍教授团队以家蚕为研究对象，发现几丁质何表皮蛋白共定位于纺丝管道的角质层内膜中。超微结构分析发现角质层内膜是由几丁质片层堆叠而成的层板状结构，表皮蛋白充斥其间，与几丁质相互作用有利于该结构的稳定。对表皮蛋白进行干涉后发现纺丝管道长度变短、角质层内膜厚度变薄、内膜的精密结构遭到破坏。进一步分析蚕丝结构和性能，发现丝纤维表面出现缺陷，纤维二级结构中β-折叠含量降低，力学性能显著下降。本研究揭示了动物丝纤维化的具体机制，可为动物丝纤维的性能改造、新型高性能生物材料种质资源的开发和利用提供新理论和靶标。
图2.纺丝管道角质层内膜的几丁质片层结构及干涉表皮蛋白对蚕丝力学性的影响
本研究阐明了几丁质和表皮蛋白在家蚕丝腺角质层内膜精密结构构建和丝纤维化中的生理作用。几丁质和表皮蛋白相互作用共同搭建了纺丝管道角质层内膜的层板状结构，赋予家蚕丝腺刚柔并济的特质，一方面可以在成丝过程中为蚕丝纤维化提供充足的剪切应力，另一方面还可保护丝腺细胞免受剪切应力的破坏。
作者简介：西南大学前沿交叉学科研究院生物学研究中心王鑫副教授，硕士毕业研究生谢晓倩为论文共同第一作者，赵萍教授为论文的通讯作者。课题组长期致力于成丝机理及丝性能改良方面的研究，通过多组学和遗传操作技术鉴定、研究和应用成丝相关因子，获得了多个蚕丝性能提升的新型家蚕品种素材，在国际权威期刊发表了系列研究论文。
论文信息:
XinWang,XiaoqianXie,KangXie,QingsongLiu,YiLi,XiaoyinTan,HaonanDong,XinningLi,ZhaomingDong,QingyouXia,PingZhao*,Chitinandcuticleproteinsformthecuticularlayerinthespinningductofsilkworm,ActaBiomaterialia,.