video: 延时光学显微成像记录了液-液相分离凝聚体界面的动态形成过程。凝聚体自发生成，并经历萌芽、融合与层级化组装，最终形成单一的大凝聚体，展现了相分离过程中活跃的边界重塑行为。 view more
Credit: ©Science Bulletin
蚕丝被人类使用已有数千年历史，从传统纺织品到前沿的生物电子器件和组织工程支架，蚕丝蛋白的应用前景日益广阔。然而，一个关键科学问题始终未解：在蚕的丝腺中，液态的蚕丝蛋白如何避免过早固化，并有序地自组装成高性能纤维？丝胶蛋白在此过程中扮演什么角色？
浙江大学动物科学学院杨明英教授、帅亚俊副研究员团队联合香港中文大学毛传斌教授，通过仿生策略模拟了五龄蚕丝腺体的生化环境，系统研究了再生丝素蛋白（RSF）和再生丝胶蛋白（RSS）在长达6天孵育过程中的相互作用与自组装行为。
研究取得了多项重要发现：在盐辅助条件下，RSS促进RSF发生液-液相分离，形成具有"核-壳"结构的动态凝聚体，其中RSF富集于内核，RSS分布于外壳。冷冻电镜证实这些凝聚体在完全水合状态下保持球状液态，具备融合、出芽等典型液态行为。在无盐条件下，RSS同样能快速形成聚集体，将RSF纳米颗粒限制在局部微环境中。经过6天孵育，这些被限制的RSF逐步成熟，自组装成高度有序的平行纳米纤维，β-折叠含量从约11.2%提升至27.1%，结晶度显著增加。施加模拟天然纺丝的剪切力后，研究人员成功观察到超长纳米纤维，进一步验证了RSS区室在剪切力下促进纤维化的作用。
该研究颠覆了RSS仅作为"被动涂层"的传统认知，揭示其作为内源性"调控者"的核心功能：通过区室化限域效应局部浓缩并稳定RSF，防止过早无序聚集；同时协同引导RSF纳米纤维的定向排列。这一多阶段相变机制为理解蚕丝蛋白在体内的储存和纺丝过程提供了全新框架，也为设计可编程层级结构的仿生材料提供了理论指导。
本文第一作者兼通讯作者——帅亚俊表示："丝胶蛋白远不止是一种胶水——它更像一位指挥家。通过创建受限的动态微区室，丝胶蛋白为丝素蛋白从无序溶液转变为层级有序的纤维结构提供了精准的时空控制。理解这条天然的组装流水线，将帮助我们在实验室中设计出具有类似精巧结构的功能材料。"