Паутина из биореактора

Прочное и эластичное волокно из паутины сплетено в лаборатории

Марина Аствацатурян, «Эхо Москвы»

Об особенностях очередной попытки воссоздать этот уникальный природный материал сообщает журнал Nature Chemical Biology (Andersson et al., Biomimetic spinning of artificial spider silk from a chimeric minispidroin).

Нити паутины прочнее стали и эластичнее резины, эти природные свойства многие годы были вызовом для биоинженеров. Сейчас ученые предлагают способ крупномасштабного производства паутинной нити из гибридного белка, что существенно отличает их достижение от прежних разработок, в частности, трансгенных коз, дающих молоко с одним из белков паутины, а также штаммов дрожжей и бактерий, производящих паучьи белки спидроины благодаря встроенным в них отдельным генам. О новом исследовании сообщает портал Live Science со ссылкой на авторов публикации в Nature Chemical Biology, группу из Шведского сельскохозяйственного университета (Swedish University of Agricultural Sciences) в Уппсале (Spinning spider silk is now possible).

Предыдущие биоинженерные спидроины всех свойств природных паучьих белков не воспроизводили. Получаемые в растворах в малых количествах при низкой концентрации, они слипались в нерастворимые комки. Пауки прядут свою паутину в микроскопических прядильных трубочках, которые находятся на концах паутинных бородавок на брюшке паука. Этими трубочками открываются паутинные железы, находящиеся в брюшной полости пауков. Кислотность в прядильных трубочках меняется от слегка щелочной со значением pH 7.6 до кислой, pH 5.7, и этот сдвиг pH способствует изменению формы белка на концах, что приводит к самосборке паутинных белков в нить паутины по принципу «ключ к замку». Прядильная трубочка имеет сужающуюся к концу форму и в результате проталкиваемые через нее волокна спидроинов выходят в виде тяжей. Шведские исследователи решили воспроизвести естественные условия паутинных желез, учтя то, что белки паутины разных видов пауков имеют разные значения кислотности и растворимость.

Авторы объединили гены спидроина двух видов пауков и создали гибридный ген паутинного белка (NT2RepCT). Он кодировал совершенно новый белок, вобравший лучшие для производства в искусственных условиях свойства спидроинов от обоих видов пауков: высокую растворимость и высокую чувствительность к уровню pH. Созданную генетическую конструкцию внедрили в ДНК бактерии Escherichia coli, которая и производила гибридный белок.

При культивировании бактерий был получен концентрированный раствор белка паутины, который выглядел таким же мутным и вязким, как секрет внутри паутинных желёз. Пропустив культуральную жидкость через тонкий стеклянный капилляр, авторы получили 1000 метров паутинного волокна из литровой колбы. Единственный недостаток полученного волокна – оно менее прочно, чем его природный прототип.

Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru
 19.01.2017