Son livianos, casi invisibles, altamente extensibles y fuertes, y por supuesto biodegradables: los hilos que las arañas usan para construir sus redes. De hecho, la seda de araña pertenece a las fibras más duras de la naturaleza. Basado en su bajo peso, incluso reemplaza a los altos- hilos de tecnología como el Kevlar o el Carbono. Su combinación única de resistencia y extensibilidad lo hace particularmente atractivo para la industria. Ya sea en la industria de la aviación, la industria textil o la medicina, las aplicaciones potenciales de este magnífico material son múltiples.
Los científicos de materiales han buscado durante mucho tiempo reproducir la fibra en el laboratorio, pero con éxito limitado. Hoy en día, es posible fabricar seda de araña artificial de propiedades similares al prototipo, pero los detalles estructurales a nivel molecular responsables de las propiedades del material esperanAhora, los científicos de la Julius-Maximilians-Universität Würzburg JMU dieron nuevas ideas. El Dr. Hannes Neuweiler, profesor del Instituto de Biotecnología y Biofísica de la JMU, está a cargo de este proyecto. Sus resultados se publican en elperiódico científico Comunicaciones de la naturaleza .
Una pinza molecular conecta bloques de construcción de proteínas
"Las fibras de seda consisten en bloques de construcción de proteínas, llamadas spidroins, que son ensambladas por arañas dentro de su glándula giratoria", explica Neuweiler. Los extremos de los bloques de construcción tienen un papel especial en este proceso. Los dos extremos de una spidroinestán terminados por un dominio N y C-terminal.
Los dominios en ambos extremos conectan bloques de construcción de proteínas. En el presente estudio, Neuweiler y sus colegas observaron de cerca el dominio C-terminal. El dominio C-terminal conecta dos spidroins mediante la formación de una estructura entrelazada que se asemeja a una pinza molecularNeuweiler describe el resultado central del estudio: "Observamos que la abrazadera se autoensambla en dos pasos discretos. Mientras que el primer paso comprende la asociación de dos extremos de la cadena, el segundo paso implica el plegado de hélices lábiles en la periferia del dominio"
Este proceso de autoensamblaje en dos pasos era previamente desconocido y puede contribuir a la extensibilidad de la seda de araña. Se sabe que el estiramiento de la seda de araña se asocia con el despliegue de la hélice. El trabajo anterior, sin embargo, trazó la extensibilidad hasta el despliegue dehélices en el segmento central de spidroins. "Proponemos que el dominio C-terminal también podría actuar como módulo que contribuye a la extensibilidad", explica Neuweiler.
Ayudando a la ciencia de los materiales
En su estudio, Neuweiler y sus colegas investigaron los bloques de construcción de proteínas de la telaraña de vivero Euprosthenops australis. Utilizaron la ingeniería genética para intercambiar restos individuales de bloques de construcción y modificaron la proteína químicamente usando tintes fluorescentes. Finalmente, la interacción de la luz con la solubleproteínas revelaron que el dominio se ensambla en dos pasos discretos.
Neuweiler describe el resultado como "una contribución a nuestra comprensión a nivel molecular de la estructura, el ensamblaje y las propiedades mecánicas de la seda de araña". Puede ayudar a los científicos de materiales a reproducir la seda de araña natural en el laboratorio. Actualmente, se están utilizando spidroins modificados y sintéticosutilizado para este propósito. "Si el dominio C-terminal contribuye a la flexibilidad del hilo, los científicos de materiales pueden modular las propiedades mecánicas de la fibra a través de la modulación del dominio C-terminal", dice Neuweiler.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Würzburg . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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