近日，中国海洋大学方宗熙海洋生物进化与发育研究中心刘伟治教授团队在海洋粘附蛋白自组装领域取得重要新进展。针对海洋生物水下粘附模式多样化、非多巴介导的粘附蛋白自组装机制不清晰等问题，研究团队同香港城市大学和中国科学院上海高等研究院相关团队合作，交叉利用生物物理学、计算生物学和材料科学技术手段，多尺度阐明了非多巴依赖型海洋粘附蛋白实现牢固水下粘附的新机制。研究发现二硫键可作为“共价贴纸”驱动海洋粘附蛋白层级自组装，而酪氨酸像“分子拉链”介导快速水下吸附。相关成果先后发表在综合性期刊Advanced Science和生物材料领域Top期刊Acta Biomaterialia上。

海洋粘附蛋白Sbp9^∆富含半胱氨酸，其自组装依赖二硫键与Ca²⁺配位的精密配合。联合团队借助生物物理学和材料科学手段发现，Ca²⁺充当组装触发器，动态二硫键则作为共价贴纸，将原本柔性、无规卷曲的蛋白构象锁定为刚性的β-折叠棒状结构，从而实现有序组装（图1）。针对富含酪氨酸的海洋粘附蛋白TSRL，分子动力学模拟揭示，酪氨酸残基通过π-π和阳离子-π相互作用发挥“分子拉链”功能，介导链间有序聚集。关键氨基酸位点突变后，蛋白自组装能力和水下粘附力显著下降。多学科方法的交叉使用，从分子层面解析了TSRL实现水下吸附的机制（图2）。

图1. 二硫键介导的海洋粘附蛋白Sbp9^∆自组装机制研究。a）海洋粘附生物；b）含EGF结构域的海洋粘附蛋白；c）Sbp9^∆二级结构组成；d）TEM图像；e）SAXS曲线及拟合模型；f）二硫键介导的蛋白组装示意图。

图2. 酪氨酸驱动的海洋粘附蛋白TSRL自组装。i）含TSP-1结构域的海洋粘附蛋白；ii）自组装涂层表征；iii）π-π和阳离子-π相互作用介导的蛋白自组装。

以上研究工作有助于完善对海洋生物水下粘附适应策略的理解，也为开发高效、稳定的仿生湿粘附材料提供新思路。中心刘伟治教授、香港城市大学范俊教授和储祥蔷教授、中国科学院上海高等研究院李娜研究员为共同通讯作者，中心王露露、杨娟、郑樟辉，香港城市大学姜新、廖振宇为共同第一作者。该研究得到国家自然科学基金的项目资助。

(从左到右依次是中心博士后王露露、博士生杨娟、硕士生郑樟辉)

论文链接：

https://doi.org/10.1002/advs.76497

https://doi.org/10.1016/j.actbio.2026.05.019