Биологи получили паутину из бактерий — Naked Science
Редакция

Биологи получили паутину из бактерий

Разделив пополам длинный ген паутинного белка, ученым удалось синтезировать его в бактериях и приблизиться к промышленному производству.

spider0
©Wikipedia

Многие белки, созданные миллиардами лет эволюции живых организмов, своими свойствами и возможностями превосходят лучшие искусственные материалы, полученные человеком. Например, паутина, состоящая из белка фиброина, легче и прочнее самых прочных марок стали. К сожалению, наладить его массовое производство не удается, несмотря на десятилетия активных поисков.

 

Отчасти это связано со сложностями в правильном фолдинге, «упаковке» длинных полимерных нитей после синтеза. Отчасти — с особенностями состава самих белковых полимеров и кодирующих их генов. Они содержат исключительно длинные повторяющиеся последовательности, которые делают эти гены нестабильными при внесении в чужой организм, будь то клетки бактерий, дрожжей либо даже растение или млекопитающее, которые также рассматривались в качестве потенциальных производителей искусственной паутины. 

 

О возможном прорыве в этом направлении рассказал биолог из Университета Вашингтона в Сент-Луисе Фучжун Чжан (Fuzhong Zhang). Выступая на проходящей в Орландо выставке — конференции Американского химического общества (ACS), он сообщил о первом успехе в создании ГМ-бактерий для получения фиброина и других «трудных» в синтезе полезных белков. Ученым удалось разбить исходные гены фиброина на два фрагмента поменьше и внести их в клетки бактерий. Получив готовые части будущего белка, их соединяли вместе.

 

Для этого вносимые фрагменты гена дополнялись по краям интеинами — особыми участками, которые используются в природе для «сращивания» пептидных фрагментов в большие функциональные белки. Соединив концы, интеины вырезают себя из готовой аминокислотной последовательности. Так произошло и в лаборатории: выделив белковые части паутинного шелка из бактериальной биомассы, ученые смешали их и запустили реакции соединения с образованием целевого белка, подходящего для производства нитей. 

 

Искусственно сплетенные нити синтетической паутины / ©Christopher Bowen

 

По словам Чжана, уже на этом этапе метод позволил получить больше паутины, чем ранее апробированные варианты, — до двух граммов на литр бактериальной культуры. При этом свойства ее оказались ничуть не хуже, а по некоторым показателям — даже лучше натуральной: прочность на разрыв превысила 1000 МПа, а ударная вязкость — 114 МДж/м3. Авторы считают, что созданная ими бактериальная система позволит синтезировать и другие сложные в производстве природные белки, отличающиеся присутствием длинных повторяющихся последовательностей.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Вчера, 09:28
Сергей Васильев

Окаменелости возрастом более 3,4 миллиарда лет могут быть остатками микробов-архей, живших и выделявших метан у гидротермальных источников на дне ископаемого моря.

3 часа назад
Мария Азарова

Член Северо-Западной организации Федерации космонавтики России Александр Хохлов рассказал о проблемах, сопровождающих модуль «Наука» на пути к МКС, и объяснил, почему на долгожданную стыковку будет всего одна попытка.

Вчера, 21:44
Василий Парфенов

Винтокрылый дрон Ingenuity продолжает демонстрировать свою исключительную пользу в качестве инструмента для изучения Марса. Он совершил уже десятый полет, преодолев в сумме 1838 метров, а также разогнался до рекордной скорости и поднялся на впечатляющую высоту.

25 июля
Александр Березин

До массовой термоядерной энергетики 20 лет — и всегда будет 20 лет. Это незатейливая шутка сама стала старой еще 20 лет назад. Общество расстраивается от того, что термояд все никак не могут вывести на промышленный уровень. И лишь Илон Маск считает, что термоядерный реактор вовсе не нужен. Внимательный анализ показывает, что он прав. Даже если все технические проблемы термоядерной энергетики чудесным образом разрешатся, у нее не будет шансов вытеснить конкурентов. Как так вышло, и что тогда спасет человечество от энергетического кризиса?

25 июля
Мария Азарова

Ученые подтвердили связь между коронавирусной инфекцией и снижением когнитивных способностей на основе анализа данных более чем 81 тысячи человек.

Вчера, 09:28
Сергей Васильев

Окаменелости возрастом более 3,4 миллиарда лет могут быть остатками микробов-архей, живших и выделявших метан у гидротермальных источников на дне ископаемого моря.

25 июля
Александр Березин

До массовой термоядерной энергетики 20 лет — и всегда будет 20 лет. Это незатейливая шутка сама стала старой еще 20 лет назад. Общество расстраивается от того, что термояд все никак не могут вывести на промышленный уровень. И лишь Илон Маск считает, что термоядерный реактор вовсе не нужен. Внимательный анализ показывает, что он прав. Даже если все технические проблемы термоядерной энергетики чудесным образом разрешатся, у нее не будет шансов вытеснить конкурентов. Как так вышло, и что тогда спасет человечество от энергетического кризиса?

13 июля
Ольга Иванова

Международная команда ученых идентифицировала ДНК из почвы в грузинской пещере. Благодаря этому исследователям удалось восстановить геном человека возрастом 25 тысяч лет, не имея никаких скелетных останков.

8 июля
Василий Парфенов

Подросток из бельгийского города Остенде стал вторым самым юным обладателем высшего образования в обозримой истории. Он с отличием окончил курс физики в Антверпенском университете и теперь собирается защитить магистерскую степень, а затем и докторскую диссертацию в этой области. Цель у него простая и понятная: увеличение продолжительности жизни человека вплоть до полного бессмертия за счет замены частей тела и органов механическими или искусственными.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: