Инженеры Вашингтонского университета в Сент-Луисе разработали новый гибридный белок амилоидного шелка и произвели этот белок в модифицированных бактериях. Волокна, полученные из материала, прочнее и жестче, чем натуральный паучий шелк. Известно, что паучий шелк — один из самых прочных и твердых материалов на Земле. Искусственный шелк называют «полиметрическим амилоидным» волокном.
Волокна производятся бактериями, которые были генетически модифицированы в лаборатории профессора Фучжун Чжана. Чжан работал с паутинным шелком в прошлом, а в 2018 году его лаборатория разработала бактерии, которые произвели рекомбинантный паучий шелк с характеристиками, аналогичными натуральным аналогам по всем важным механическим свойствам. Чжан сказал, что ему интересно, может ли команда создать что-то лучше, чем паучий шелк, используя платформу синтетической технологии, которую они разработали.
Команде пришлось преодолеть одну серьезную проблему, связанную с рекомбинантным волокном паучьего шелка, не внося существенных изменений в создание β-нанокристаллов, которые являются основным компонентом натурального паучьего шелка и придают материалу прочность. Чтобы преодолеть эту проблему, команда создала различные полиметрические амилоидные белки, используя три хорошо изученные амилоидные последовательности.
Белки, полученные в результате этого процесса, имеют меньше повторяющихся аминокислотных последовательностей, чем шелк паука, что облегчает их производство бактериями. В конечном итоге в результате был получен гибридный полиметрический амилоидный белок со 128 повторяющимися единицами. Чем длиннее белок, тем прочнее и жестче получаемые волокна.
Исследователи отмечают, что протеины с 128 повторами привели к образованию волокна с гигапаскальной прочностью выше, чем у обычной стали. Он также был выше по прочности, чем кевлар и все предыдущие рекомбинантные шелковые волокна. Команда говорит, что это только начало своих исследований, и их открытие демонстрирует, что они могут разработать биологию для производства материалов, способных превзойти лучшие материалы, доступные в природе.
Источник: