Pajęczy jedwab
Izabela Klauza | 2007-05-16
Mocniejszy niż stal, bardziej elastyczny niż nylon, oporny na rozdarcie, jedwab pozyskiwany z pająków staje się obiecującą nadzieją w dziedzinie medycyny i technologii. Nic zatem dziwnego, że naukowcy coraz częściej pozyskują ten "surowiec" z pająków, oraz chcą tym samym ustalić proces jego tworzenia, by jak najlepiej wykorzystać tego rodzaju materiał.
Pająki wytwarzają nici do wielu celów, m.in. do budowy pajęczy, do obwijania swoich jaj czy ofiary, jest też linią bezpieczeństwa podczas skoków. Nić jest w 50% spolimeryzowanym białkiem: fibroiną (skleroproteina), w składzie którego przeważają aminokwasy takie jak: glicyna, alanina, seryna czy tyrozyna. Białko jest rozpuszczalne w wodzie, właściwość ta pozwala na użycie nici pajęczych w mikrochirurgii. Ważne jest, by szwy mogły ulegać samodegradacji, tak jest właśnie z „pajęczym jedwabiem” stosowanym nie tylko jako nici chirurgiczne, ale i w zabiegach, gdzie celem jest wszczepienie sztucznego ścięgna czy więzadła. Przędza pająków, tak wytrzymała, może mieć także zastosowanie nie tylko medyczne i technologiczne ale i przemysłowe, np. do produkcji lekkich kamizelek kuloodpornych, żyłek wędkarskich, lin czy też jedwabiu spadochronowego.
Naukowcy z Technical University w Munich (Niemcy) pod kierownictwem Thomas’a Scheibel’a dowiedli, że oddziaływanie między częścią hydrofobową a hydrofilna białka jedwabiu pajęczego odgrywa niezwykle ważną rolę podczas jego oligomeracji. Ustalili także jak pH wpływa podczas produkcji pajęczego nici, jakie pH jest najkorzystniejsze.
Pająki podczas zagrożenia produkują dwa rodzaje białek, tak by móc być przygotowanym na obronę przed wrogiem. W razie zagrożenia potrafią produkować nić o długości nawet do jednego metra na sekundę! Naukowcy używając technik inżynierii genetycznej, wyprodukowali białko pajęczego jedwabiu w jednym z Europejskich pająków ogrodowych - Araneus daidematus.
Podczas oczyszczania białka zauważono, że ekstrakt rozdziela się na dwie fazy. Jedna faza zawiera dimery, druga natomiast oligomery (pojedyncze białka połączone ze sobą) tegoż białka. Po dodaniu fosforanu potasu - naturalnego inicjatora agregacji jedwabiu, ekstrakt przekształcił się z jedwabne nici. "Taka zmiana nie wynika z strukturalnej zmiany białka, ale raczej ze stopnia agregacji, tak ważnego aspektu podczas formowania nici" – powiedział Thomas Scheibel.
Gruczoły przędne, które produkują sieci zawierają bardzo wysokie stężenie białek, a ponadto dość wysoki poziom chlorku sodu, który hamuje formowanie oligomerów, w przeciwnym wypadku (w razie braku soli) następuje niekorzystne tworzenie się oligomerów oraz agregację białek.
Ponadto by zapobiec zbędnej oligomeracji proces ekspresji białka pajęczej nici powinien odbywać się w pH alkalicznym (takie pH jakie panuje w gruczołach przędnych). W wysokim pH, nienaładowane reszty tyrozynowe są deprotonowane co nadaje białku ładunek ujemny. Naładowane białko osłabia oddziaływanie w hydrofobowym regionie białka, który odgrywa istotną rolę podczas łączenie się białek w nici. Brak oddziaływań – sprzyjający brak formowania oligomerów.
Innym sposobem na wyprodukowanie pajęczyny były doświadczenia kanadyjskiego naukowca Jeffrey’ego Turner’a, który wyhodował genetycznie zmodyfikowane kozy, z gen pochodzący od ogrodowego krzyżaka (Araneus diadematus). Przędza z mleka (bo tak była produkowana) podczas kontaktu z powietrzem ulega samoorganizacji we włókna. Krzyżak wysnuwa nici dziesięciokrotnie cieńsze od ludzkiego włosa, które są w stanie zatrzymać pszczołę lecącą z prędkością 32 km/godz. Pajęcza lina o grubości ołówka byłaby w stanie zatrzymać lądujący odrzutowiec wojskowy. Sztuczne włókno pajęcze jest giętkie i mocne, choć wciąż nie tak wytrzymałe jak oryginał.
"Ulepszenie metody produkcji, przy użyciu metod inżynierii genetycznej, oraz udoskonalenie metod oczyszczania i izolacji stwarza nowe możliwości na większe wykorzystanie nici pająków" - powiedział Scheibel. Biotechnolodzy rokują, że już niedługo pajęczy jedwab zastąpi plastik i nylon, wytwarzane z ropy naftowej.
Źródło:
Science Daily: Fascinating Spider Silk, April 6, 2007
Komentarze
dancing | 2008-01-28 00:00:00
B
A
R
D
Z
O
C
I
E
K
A
W
E
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
paula | 2008-03-07 18:37:25
dajecie tu ważne informacje i pożyteczne do nauki i wykształcenia przydały mi sie do szkoły;)