近年来，组织工程的兴起推动了现代医学的迅速发展，为疾病的治疗带来了新机遇，而水凝胶作为细胞培养和组织工程的平台，也获得了极大的关注。其中重组蛋白质作为细胞外基质的主要组成和活性成分，具有丰富的细胞-材料相互作用，且其序列、长度、结构和单分散性都可在基因层面上进行精确的编码和调控，因此重组蛋白质水凝胶这类可基因编码材料也成为了研究如何精确调控细胞行为的人工细胞外基质的理想模型。

在该工作中，张文彬课题组基于谍标签-谍捕手化学反应对和P亮氨酸拉链的物理五聚作用，利用P亮氨酸拉链五聚体在37^oC下结合-解聚的动态性，一步制备了物理-化学双交联的全蛋白质水凝胶。通过P亮氨酸拉链上的氨基酸单点突变，可大幅改变物理交联点的动态性，进而调节水凝胶的应力松弛行为。研究表明APA和L37V、Q54A、Q54I突变体水凝胶表现出相似的硬度和数量级差异的应力松弛时间。这些应力松弛现象与细胞的增殖有明显的相关性：在应力松弛较快的水凝胶（如L37V、APA水凝胶）中，细胞增殖较快，形成较大的干细胞克隆体，而应力松弛较慢的水凝胶（如Q54A、Q54I水凝胶）中，细胞增殖较慢，形成较小的干细胞克隆体。研究者进一步通过细胞周期测试，从细胞周期的角度解释了应力松弛调控细胞增殖的机理，发现应力松弛较慢的水凝胶倾向于将细胞捕获在G1期，以延缓细胞的增殖速率。该工作展示了可基因编码的蛋白质水凝胶可用于构建性质精准可调的对照体系，帮助理解和调控细胞-细胞外基质之间的相互作用。

该研究近期在线发表于ACS Macro Letter。北京大学化学与分子工程学院博士生杨婷婷和博士后王令为该论文共同第一作者。北京大学化学与分子工程学院张文彬教授为论文通讯作者。北京大学口腔医院的魏世成教授也为该工作提供了重要支持。该工作得到了北京分子科学国家研究中心、科技部国家重点研发计划、国家自然科学基金的资助。

原文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsmacrolett.2c00741