Биология

Фотосинтетические бактерии научили производить паучий шелк

Паук-кругопряд Nephila clavipes

Birgit Koch/imagebroker/Global Look Press

Исследователи из Японии впервые смогли создать паучий шелк с помощью фотосинтетических бактерий. Такой способ позволит создавать этот материал в большом количестве и изготавливать из него различные изделия повышенной прочности, в том числе и одежду. Свою статью исследователи опубликовали в журнале Communications Biology.

Помимо прочности и легкости, паучий шелк биоразлагаем и биосовместим. Также этот материал невероятно легок и прочен. Его можно использовать для создания одежды, некоторых частей автомобилей, и даже в компонентах космических кораблей. Биосовместимость этого материала делает его безопасным для использования в биомедицинских целях, например в системах доставки лекарственных средств, имплантатах и каркасах для тканевой инженерии.

Однако один паук вырабатывает ничтожное количество этого материала, а разведение большого количества пауков довольно затруднительно. Поэтому исследователи стремятся создать способы искусственного синтеза паучьего шелка. В новой работе ученые из Института физико-химических исследований (RIKEN) предложили использовать для этого морские фотосинтетические бактерии Rhodovulum sulphidophilum. Они идеально подходят для создания биофабрики паучьего шелка, поскольку растут в морской воде, используют для питания углекислый газ и азот из атмосферы, а также солнечную энергию — ресурсы, которые на Земле находятся в большом количестве.

Авторы работы генетически модифицировали бактерию, чтобы она могла создавать белок MaSp1 — основной компонент паучьего шелка кругопрядов-нефил. Исследователи предполагают, что он играет важную роль в прочности нитей паучьего шелка. Оптимизация последовательности генов, которую ученые ввели в геном бактерии, позволила максимизировать количество получаемого паучьего шелка.

Авторы также обнаружили, что простая смесь искусственной морской воды, бикарбоната натрия, азота, экстракта дрожжей и облучение светом ближнего инфракрасного диапазона позволяет R. sulfidophilum хорошо расти и эффективно производить белок паучьего шелка. Дальнейшие наблюдения подтвердили, что поверхностные и внутренние структуры волокон, образующихся у бактерий, были очень похожи на те, которые образуются естественным путем у пауков.

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.