A seda de aranha é uma das fibras mais resistentes da natureza e tem propriedades surpreendentes. Cientistas da Universidade de Würzburg descobriram novos detalhes moleculares da automontagem de uma proteína de fibra de seda de aranha.

Eles são leves, quase invisível, altamente extensível e forte, e, claro, biodegradáveis:os fios que as aranhas usam para construir suas teias. Na verdade, a seda da aranha está entre as fibras mais resistentes da natureza. Com base em seu baixo peso, ele substitui até mesmo fios de alta tecnologia como Kevlar ou Carbon. Sua combinação única de resistência e extensibilidade o torna particularmente atraente para a indústria. Seja na indústria de aviação, industria têxtil, ou medicina - as aplicações potenciais deste magnífico material são múltiplas.

Há muito tempo os cientistas de materiais continuam tentando reproduzir a fibra em laboratório, mas com sucesso limitado. Hoje, é possível fabricar seda de aranha artificial com propriedades semelhantes às do protótipo, mas os detalhes estruturais de nível molecular responsáveis ​​pelas propriedades dos materiais aguardam para serem divulgados. Agora, cientistas da Julius-Maximilians-Universität Würzburg (JMU) apresentaram novos insights. Dr. Hannes Neuweiler, professor do Instituto de Biotecnologia e Biofísica do JMU, é responsável por este projeto. Seus resultados são publicados na revista científica Nature Communications .

Um grampo molecular conecta blocos de construção de proteínas

"As fibras de seda consistem em blocos de construção de proteínas, os chamados spidroins, que são montados por aranhas dentro de sua glândula giratória, "explica Neuweiler. As extremidades terminais dos blocos de construção desempenham papéis especiais neste processo. As duas extremidades de uma spidroin são terminadas por um domínio N- e um C-terminal.

Os domínios em ambas as extremidades conectam blocos de construção de proteínas. No presente estudo, Neuweiler e colegas examinaram de perto o domínio C-terminal. O domínio C-terminal conecta duas spidroins através da formação de uma estrutura entrelaçada que se assemelha a uma pinça molecular. Neuweiler descreve o resultado central do estudo:"Observamos que a pinça se monta automaticamente em duas etapas discretas. Enquanto a primeira etapa compreende a associação de duas extremidades da cadeia, a segunda etapa envolve o dobramento de hélices lábeis na periferia do domínio. "

Este processo de duas etapas de automontagem era desconhecido e pode contribuir para a extensibilidade da seda da aranha. Sabe-se que o alongamento da seda da aranha está associado ao desdobramento da hélice. Trabalho prévio, Contudo, rastreou extensibilidade de volta ao desdobramento de hélices no segmento central de spidroins. "Propomos que o domínio C-terminal também atue como um módulo que contribui para a extensibilidade", explica Neuweiler.

Auxiliar a ciência de materiais

Em seu estudo, Neuweiler e colaboradores investigaram os blocos de construção de proteínas da teia de aranha infantil Euprosthenops australis. Eles usaram a engenharia genética para trocar porções individuais de blocos de construção e modificaram a proteína quimicamente usando corantes fluorescentes. Finalmente, a interação da luz com proteínas solúveis revelou que o domínio se monta em duas etapas discretas.

Neuweiler descreve o resultado como "uma contribuição para a nossa compreensão da estrutura em nível molecular, montagem e propriedades mecânicas da seda de aranha. "Pode ajudar os cientistas materiais a reproduzirem a seda de aranha natural em laboratório. spidroins modificados e sintéticos estão sendo usados ​​para esse fim. "Se o domínio C-terminal contribuir para a flexibilidade do segmento, cientistas de materiais podem modular as propriedades mecânicas da fibra por meio da modulação do domínio C-terminal, "Neuweiler diz.