Имитация Шелковой Нити Паука

Пауки прядут нить своей паутины, свойства которой представляют предел мечтаний инженеров. Шелк паучьей нити столь же прочен как сталь, эластичен, нетоксичен и разлагается микроорганизмами. Но пауков не просто разводить. Каждый паук вырабатывает невероятно крохотное количество шелка, а некоторые из них еще и считаются людоедами.

В течение многих десятилетий ученые пробовали создавать имитацию серебристой пряди, чтобы использовать такую нить для зашивания ран, производства спортивной одежды и пуленепробиваемых жилетов, но их усилия по созданию синтетические волокна аналогичного свойства не увенчались успехом.

В настоящее время команда исследователей добилась того, что бактерии научились производить шелк столь же крепкий и упругий, как его природная версия.

На первом этапе работы экспериментаторы трансплантировали ДНК делающих шелк пауков (DNA) в бактерии, тутовые шелкопряды, растения и даже козлам, в попытке серийно получать желаемое вещество. Однако пока степень прочности самых лучших из проектируемых волокон составила лишь 50% по сравнению с прочностью натуральной нити. Секрет в том, что шелковая нить паука представляет собой большие протеиновые молекулы, состоящие из сотен струн повторяющихся аминокислот, закодированных при помощи повторных цепочек ДНК схожей длины.

Но «вообще-то, природа не любит повторяющихся ДНК и находит способы избавиться от них»,– говорит Фужонг Жанг (Fuzhong Zhang), профессор энергетики, окружающей среды и химических технологий Вашингтонского Университета в Сант- Луи.

Пауки эволюционно научились стабилизировать большую ДНК — но у других созданий подобные повторяющиеся блоки или «отрезаны» или изменены. Жанг и его коллеги решили обойти проблему, изменив ДНК паука, участвующую в создание шелковых белков.

Смоделированные микробы, воссозданные с этой измененной ДНК, придают шелковым протеиновым молекулам уникальную «особенность» (тэг). Этот уникальный тэг, или иными словами, эта особенность состоит в способности склеивать две молекулы и формировать желательную по длине цепочку, а затем отделяться. Протеины, получаемые в результате моделирования, имеют большую длину, чем самые крупные натуральные белки.

Исследователи растирали эти белки до порошкообразного состояния, затем примешивали его в раствор, из которого можно было прясть волокна столь же крепкие, как и натуральные, о чем они и сообщили в статье «Биомакромолекулы» (Biomacromolecules) за сентябрь.

«Синтетический шелк мог бы стать экобезопасной альтернативой волокнам, получаемым из нефти, например, нейлону», – говорит Жанг. Но есть и проблема: она состоит в том, как наладить его производство в достаточных объемах и при низких производственных затратах.

«Другая проблема – это раствор для пряжи, который изготавливается с помощью коррозийного и дорогостоящего растворителя, – отмечает Григорий Холланд, профессор химии и биохимии государственного университета Сан-Диего, который не участвовал в работе. – Следующий шаг – создать водорастворимый раствор и посмотреть, можно ли получать аналогичные высококачественные волокна.»

Пожалуйста, оцените статью:
Пока нет голосов
Источник(и):

Научная Россия