Новое исследование ученых из Центра устойчивых ресурсных исследований RIKEN (Япония) может открыть новую эру, в которой фотосинтетические «био-заводы» стабильно производят большую часть синтетического паучьего шелка, сообщается на сайте Центра.

Результаты работы опубликованы в журнале Communications Biology.

Пауки производят удивительно прочные и легкие нити. Хотя они могут быть использованы для производства ряда полезных материалов, получить достаточное количество шелкового белка сложно, потому что каждый крошечный паук может произвести лишь небольшое его количество.

Помимо прочности и легкости, шелк, полученный с помощью членистоногих, является биоразлагаемым и биосовместимым. В частности, шелк паука очень легкий и прочный. Из него можно было бы изготовить износостойкую одежду, автомобильные детали и аэрокосмические компоненты. Его биосовместимость делает его безопасным для использования в биомедицинских приложениях, таких как системы доставки лекарств, имплантационные устройства и каркасы для тканевой инженерии, добавляют ученые.

Но чтобы создать эти вещи, потребуется много лет и миллионы пауков. Поэтому ученые пытаются получить синтетический паучий шелк.

Команда Центра RIKEN сосредоточилась на морской фотосинтезирующей бактерии Rhodovulumulfidophilum. Эта бактерия идеальна для создания устойчивой «био-фабрики», потому что она растет в морской воде, требует углекислого газа и азота в атмосфере и использует солнечную энергию – а этих ресурсов хватает в изобилии.

Исследователи генетически сконструировали бактерию для производства белка MaSp1, основного компонента нити паука нефила (Nephila). Считается, что этот белок играет важную роль в прочности шелка паука.

Меняя последовательности гена, которую вставили в геном бактерии, ученые смогли регулировать количество шелка, которое им нужно было получить. Они также обнаружили, что простой рецепт – искусственная морская вода, бикарбонатная соль, газообразный азот, дрожжевой экстракт и облучение ближним инфракрасным светом – позволяет бактерии R.ulfidophilum хорошо расти и эффективно производить белок шелка.

Дальнейшие наблюдения подтвердили, что поверхность и внутренние структуры волокон, образующихся в бактериях, были очень похожи на те, которые естественным образом производят пауки.