Um grupo de cientistas liderado por pesquisadores do Centro RIKEN para Ciência de Recursos Sustentáveis ​​(CSRS) examinou o precursor solúvel da seda de aranha e descobriu que um elemento estrutural anteriormente desconhecido é a chave para como as proteínas se formam na conformação da folha beta que dá a seda sua força excepcional.

A seda de aranha é conhecida por sua resistência e flexibilidade excepcionais. É várias vezes mais forte que o aço, e ainda é muito mais flexível. Como resultado, esforços estão sendo feitos por cientistas de todo o mundo para tentar desenvolver análogos que possam ser usados ​​em aplicações industriais e médicas. Contudo, embora seja sabido que as folhas beta na seda da aranha são a chave para sua força, como as folhas são formadas é mal compreendido, dificultando a criação de variantes artificiais. Parte da razão pela qual é difícil entender o mecanismo é que a seda é inicialmente criada como proteínas solúveis, que cristaliza muito rapidamente em uma forma sólida, e tem sido muito difícil analisar a forma solúvel.

Para elucidar isso, os pesquisadores do CSRS geraram proteínas de seda usando bactérias geneticamente modificadas que podem produzir seda a partir de uma aranha dourada (Nephila clavipes), e então realizaram análises complexas das proteínas solúveis. Eles olharam particularmente para os elementos repetitivos que estão incluídos entre dois elementos terminais que foram bem caracterizados. Eles descobriram que o domínio de repetição é composto de dois padrões - bobinas aleatórias e um padrão chamado hélice de poliprolina tipo II. Acontece que o segundo tipo é crucial para a formação de seda forte.

Essencialmente, seus estudos demonstraram que a hélice de poliprolina tipo II pode formar uma estrutura rígida que pode então ser transformada em folhas beta muito rapidamente, permitindo que a seda seja tecida rapidamente. Curiosamente, descobriu-se que o pH - que é considerado importante para as interações moleculares dos domínios N- e C-terminais - não desempenha uma parte importante do dobramento dos domínios repetitivos, e que é antes a remoção de água e forças mecânicas conforme o precursor se move através da glândula da seda.

De acordo com Nur Alia Oktaviani, o primeiro autor do estudo, "Tivemos a sorte de poder usar uma combinação de métodos poderosos, incluindo espectroscopia de ressonância magnética nuclear de estado de solução, espectroscopia de dicroísmo circular ultravioleta, e espectroscopia de dicroísmo circular vibracional, para analisar a proteína antes de se formar nas folhas beta. Foi muito gratificante descobrir esta conformação especial que leva à formação das folhas beta. "

De acordo com Keiji Numata, que é líder de projeto do JST ImPACT e liderou o grupo de pesquisa, "A seda de aranha é um material maravilhoso, pois é extremamente resistente, mas não contém substâncias nocivas e é facilmente biodegradável, portanto, não exerce nenhuma carga prejudicial ao meio ambiente. Esperamos que esta descoberta ajude a tornar possível a criação de seda artificial que será útil para a sociedade. "