Биологи получили паутину из бактерий — Naked ScienceNaked Science
3 апреля
5 минут
Naked Science
31

Биологи получили паутину из бактерий

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

spider0

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.

19 октября
6 минут
Полина Гершберг

Дельта-волны, которые ранее считались проявлением «молчания мозга», играют важную роль в создании долговременных воспоминаний.

Вчера, 12:49
4 минуты
Никита Шевцов

Ученые обнаружили, что бактерия Helicobacter pylori, вызывающая опасные заболевания пищеварительной системы, за 20 лет стала в два раза устойчивее к широко используемым антибиотикам.

19 октября
4 минуты
Илья Ведмеденко

Полномасштабный выпуск новейшего истребителя пятого поколения может начаться позже, чем предполагали американские военные.

17 октября
4 минуты
Илья Ведмеденко

Согласно представленным данным, вместо космического аппарата «Космос-2535» на орбите сейчас находятся пять объектов.

16 октября
3 минуты
Никита Шевцов

Биологи обнаружили вирус, который не может самостоятельно заражать клетки. Предполагается, что он пользуется помощью других вирусов.

16 октября
2 минуты
Илья Ведмеденко

Ученые сравнили состояние мозга женщин, имеющих детей, и тех, у кого их никогда не было. Выводы оказались более чем интересны.

17 октября
4 минуты
Илья Ведмеденко

Согласно представленным данным, вместо космического аппарата «Космос-2535» на орбите сейчас находятся пять объектов.

16 октября
3 минуты
Никита Шевцов

Биологи обнаружили вирус, который не может самостоятельно заражать клетки. Предполагается, что он пользуется помощью других вирусов.

16 октября
2 минуты
Илья Ведмеденко

Ученые сравнили состояние мозга женщин, имеющих детей, и тех, у кого их никогда не было. Выводы оказались более чем интересны.

[miniorange_social_login]

Комментарии

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