01.09.2021
Сергей Васильев
1
2 648

Биологи научились производить мышечные волокна с помощью бактерий

4.7

С помощью ГМ-клеток кишечной палочки ученым впервые удалось синтезировать гигантские полимеры мышечного белка титина и сформировать из них прочные волокна.

Титиновое волокно под микроскопом
Титиновое волокно под микроскопом / ©Fuzhong Zhang Lab

Работа мускулатуры требует участия множества белков: одни нужны для выполнения основной функции, другие обеспечивают эту работу. Сокращение поперечно-полосатых мышц происходит за счет скольжения нитей актина между нитями миозина. А структурную опору этой системе обеспечивает белок титин. Он считается самым большим из известных белков и может набирать до трех миллионов атомных единиц массы (примерно равных массе атома водорода).

Титин в десятки раз крупнее средней величины белков у бактерий: это заставляет сомневаться в том, что его можно производить искусственно, в клетках ГМ-микробов. Тем не менее биологи из Вашингтонского университета в Сент-Луисе продемонстрировали такую возможность. Об этом Фучжун Чжан (Fuzhong Zhang) и его соавторы пишут в статье, опубликованной в журнале Nature Communications.

Дело в том, что структурно титин состоит из отдельных «модулей», собранных в основном из доменов двух типов. Центральную, длинную и эластичную, часть белка образуют цепочки иммуноглобулиноподобных доменов. Ученые сконцентрировались на них, перенеся в клетки кишечной палочки кроличий ген, кодирующий блок из четырех Ig-доменов, а также гены пары других белков, облегчающих их полимеризацию в более длинные структуры.

Общая схема работы: (а) — положение титина в структуре мышечного волокна; (b) — производство и выделение титина из бактерий, с полимеризацией для получения искусственного волокна / ©Bowen et al., 2021

Действительно, такие «кирпичики» затем легко полимеризовались, образуя молекулы массой более двух миллионов а.е.м. Из их раствора с помощью «мокрого» способа сформировали готовые волокна диаметром около 10 микрометров — примерно вдесятеро меньше человеческого волоса. По оценкам авторов, из одного литра раствора удается получить около 250 метров такого волокна. Далее биологи рассмотрели структуру и свойства полученных нитей, отметив их «выдающиеся механические характеристики».

Волокна искусственного титина продемонстрировали высокую растяжимость и прочность на разрыв выше, чем даже у знаменитого кевлара. Авторы уверены, что в будущем такие волокна могут найти применение в производстве как защитного снаряжения, так и просто одежды. А биосовместимость титиновых нитей обещает возможность использования нового материала в медицине — например, для получения сверхпрочных хирургических нитей.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Вчера, 17:39
Илья Ведмеденко

(16) Психея – одно из самых необычных небесных тел в Поясе астероидов. Она может дать людям не только понимание о происхождении планет, но и невероятные по своим объемам ресурсы. Правда, придется подождать: миссия по исследованию астероида находится лишь в самом начале долгого и сложного пути.

Вчера, 09:18
Мария Азарова

Множество людей по всему миру привились вакциной CoronaVac китайского производства. По данным ученых из США и Доминиканской Республики, судя по всему, этот препарат практически не защищает от распространяющегося в последние месяцы омикрон-штамма с несколькими десятками мутаций в S-белке.

21 января
Илья Ведмеденко

Заслуженные штурмовики A-10 и Су-25, которым дали прозвища «Бородавочник » и «Грач» соответственно, много десятилетий стоят на службе в Соединенных Штатах и России. Страны избрали разные подходы к модернизации этих самолетов, и сегодня Naked Science постарается понять, какой из них больше соответствует требованиям XXI века.

21 января
Илья Ведмеденко

В конце 2021 года российским ВКС передали два новых Су-57. О поставке первого серийного истребителя пятого поколения сообщили в 2020-м.

Вчера, 17:39
Илья Ведмеденко

(16) Психея – одно из самых необычных небесных тел в Поясе астероидов. Она может дать людям не только понимание о происхождении планет, но и невероятные по своим объемам ресурсы. Правда, придется подождать: миссия по исследованию астероида находится лишь в самом начале долгого и сложного пути.

Вчера, 09:18
Мария Азарова

Множество людей по всему миру привились вакциной CoronaVac китайского производства. По данным ученых из США и Доминиканской Республики, судя по всему, этот препарат практически не защищает от распространяющегося в последние месяцы омикрон-штамма с несколькими десятками мутаций в S-белке.

26.12.2021
Александр Березин

Российская тяжелая ракета имеет все шансы взлететь после Starship, хотя ее начали создавать на 20 лет раньше, да и по параметрам она радикально уступает детищу Илона Маска. Попробуем разобраться, почему любая попытка создать классическую ракету в наши дни — пустая трата времени и средств. А заодно дать ответ на вопрос, какую космическую ракету на самом деле стоит создавать России.

12 января
Алиса Гаджиева

Дополнительное исследование вулканических пород формации Кибиш в Эфиопии изменило датировку найденных там костей Homo sapiens.

20 января
ТГУ

Ученые факультета физической культуры Томского государственного университета в рамках гранта, поддержанного РНФ, исследуют особенности механизма усвоения глюкозы при сахарном диабете второго типа. Для этого был организован масштабный четырехмесячный эксперимент на 240 мышах, подобного которому в мире еще никто не проводил. Животные с искусственно сформированным диабетом подвергались физической нагрузке. Установлено, что вечерние тренировки лучше снижали вес мышей мышей, а утренние – приводили к уменьшению уровня глюкозы. Предположительно, фактором, стимулирующим утилизацию глюкозы, выступил стресс. Ученые намерены проверить эту гипотезу.

[miniorange_social_login]

Комментарии

1 Комментарий

-
0
+
Для бронежилетов пойдёт?
Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: