Är spindeltråden

Dessa fibrer blir mycket starka, men utbytet är för litet för ekonomiskt hållbar produktion. Kombinera spindelbegränsningar, nu Anna Rising Slu och Ki och Jan Johansson Ki, lanserar en strukturell biologisk metod för att producera konstgjorda spindeltrådsproteiner som kringgår de begränsningar som spindlarna själva lever med. Och det var i princip tre saker som vi insåg.

Det första var att spindelproteinet är ett sekretoriskt protein, vilket innebär att de utsöndras från celler. Sådana proteiner kan inte innehålla segment som är hydrofoba av fetma, för då fastnar de i cellmembranet. För det andra verkar de proteinsegment som bildar de starkaste bindningarna i spindelfilamentet ha utformats för att vara så livliga som möjligt, men kan fortfarande utsöndras från cellen.

Och sedan pratar vi om proteiner som spindeln inte producerar, av rent fysiologiska skäl, förklarar Anna Rising. Detta är något som evolutionen själv inte kan utveckla, men med hjälp av bioteknik kan vi, avslutar Anna Rostu. ACS Nano. Kontakt: Anna Roing, Professor i Veterinärbiokemi vid fakulteten för anatomi, fysiologi och biokemi, Sveriges Lantbruksuniversitet och chef för forskargruppen vid fakulteten för biologi och näringsliv, Karolinska Institutet, Anna.

Forskargruppen, ledd av SLU och KI, har nu utvecklat proteiner med egenskaper som spindlar inte ens kan nå, och den konstgjorda tråd som de nu har använt är ungefär lika stark och tuff som äkta spindeltråd. Dessutom motsvarar utbytet vad som krävs för industriell produktion.

I miljoner år har spindeln utvecklat konsten att spinna slitstarka fibrer.

Spindeltråd är den tuffaste fiber som finns i naturen, dvs. storskalig produktion av konstgjord spindeltråd som motsvarar de mekaniska egenskaperna hos naturlig tråd har ännu inte uppnåtts.

Utvecklingen av proteiner med små spindlar gjorda med bakterier har dock gjort storskalig fiberproduktion ekonomiskt genomförbar, men dessa fibrer har sämre mekaniska egenskaper än naturliga spindeltrådar. Egenskaper som spindlar själva inte kan uppnå för att förbättra de mekaniska egenskaperna hos konstgjorda spindeltrådar har fått forskare att göra vad naturen själv inte kan göra med hjälp av en förståelse för grundläggande biologiska principer.

Spindeltrådens kraft har sitt ursprung i proteinsegmenten, som är tätt packade och anslutna i form av en sluten dragkedja. Spindeltrådproteiner utsöndras från celler i spindelns silkekörtel, och deras struktur begränsas av det faktum att de inte kan innehålla långa fettsegment, eftersom sådana segment fastnar i membran inuti cellen.

Spindlar har en slags flyktlina som är världens segaste fiber.

Samtidigt insåg forskarna att det är just dessa fettsegment som kommer att ge starkare interaktioner vid blockering av proteinspolning, vilket är attraktivt om du vill producera en starkare konstgjord spindeltråd. Men om proteinproduktion sker i bakterier är det möjligt att kringgå de biologiska lagar som spindlar måste följa, eftersom bakterier saknar cellmembran där proteiner kan fastna.

Baserat på dessa insikter utvecklade forskargruppen spindelproteiner som förutspåddes bilda starkare blixtar, och sedan demonstrerade de framgångsrikt en uppsättning sådana proteiner i bakterier.