مکانیسم کلیدی شکل گیری ابریشم عنکبوت

دانشمندان موفق شدند که بر روی پیش ساز محلول ابریشم عنکبوت تحقیقات بکنند و یک عنصر ساختاری که قبلا کشف نشده بود (چگونگی تبدیل پروتئین محلول ابریشم به کانفورماسیون بتا-شیت، که موجب قدرت استثنائی ابریشم می شود) را کشف بکنند.

ابریشم عنکبوت با استحکام و انعطاف پذیری فوق العاده خود شناخته شده است.ابریشم عنکبوت چندین بار از فولاد قوی تر و در عین حال انعطاف پذیرتر است. در نتیجه دانشمندان در سراسر جهان در حال تلاش هستند که آنالوگ هایی از آن برای استفاده در صنعت و کاربردهای پزشکی تولید بکنند.

اگرچه شناخته شده است که این بتا-شیت ها هستند که کلید قدرت ابریشم می باشند اما نحوه شکل گیری آن ها به راحتی قابل درک نبود و همین امر ساخت انواع مصنوعی از ابریشم را یا مشکل مواجه می ساخت. بخشی از آن به این دلیل است که ابریشم در ابتدا به عنوان یک پروتئین محلول ایجاد می شود که به سرعت به فرم جامد تبدیل می شود، در نتیجه تجزیه و تحلیل فرم محلول بسیار مشکل است.

تولید ابریشم عنکبوت با استفاده از باکتری مهندسی ژنتیکی شده

برای روشن شدن این موضوع محققین CSRS پروتئین ابریشم را با استفاده از باکتری مهندسی ژنتیکی شده ای تولید کردند که می تواند ابریشم عنکبوت طلایی (Nephila clavipes) را تولید بکند. سپس تجزیه و تحلیل های پیچیده بر روی پروتئین محلول صورت گرفت. آن ها متوجه شدند که دامین های تکراری از دو الگو تشکیل شده اند. یکی random coilها و دیگری الگویی که هلیکس polyproline type II خوانده می شود.

مکانیسم کلیدی شکل گیری ابریشم عنکبوت

به نظر می رسد که نوع دوم برای شکل گیری ابریشم قوی بسیار مهم می باشد. مطالعات نشان داد هلیکس polyproline type II می تواند یک ساختار محکم را شکل بدهد که خیلی سریع به فرم بتا-شیت تبدیل می شود و اجازه میدهد که ابریشم به سرعت بافته بشود.

این محققین موفق شدند از روش های قدرتمندی از جمله طیف سنجی رزونانس مغناطیسی محلول، طیف سنجی دی کرویی دایره ای UV و طیف سنجی دی کرویی دایره ای ارتعاشی برای آنالیز پروتئین قبل از شکل گیری بتا-شیت ها استفاده بکنند. طبق گفته Keiji Numata ” ابریشم عنکبوت یک ماده شگفت انگیزی است، زیرا بسیار سرسخت می باشد اما دارای مواد مضر نیست و به راحتی قابل تجزیه می شود، بنابراین هیچ عارضه ای برای محیط زیست ندارد. ما امیدواریم این کشف کمک بکند تا بتوانیم ابریشم مصنوعی تولید بکنیم.”

کانال تلگرامی بیوتکنولوژی

نویسنده : سعید کارگر

لینک مقاله : Nature Communications

Key mechanism behind the formation of spider silk

Date:

May 29, 2018

Summary:

Scientists have examined the soluble precursor of spider silk and found that a previously undiscovered structural element is key to how the proteins form into the beta-sheet conformation that gives the silk its exceptional strength.