由光合细菌制成的令人惊讶的强壮和轻质蜘蛛丝

时间：2022-05-09 14:25:01 来源：

蜘蛛生产由丝蛋白制成的惊人强壮和轻质的螺纹，可用于制造有用的材料。研究人员成功地使用光合细菌生产了蜘蛛丝。

蜘蛛产生了令人惊讶的强大和轻量级的线，称为龙氏菌的龙头。虽然它们可用于制造许多有用的材料，但是获得足够的蛋白质是困难的，因为只有少量可以由每个微小的蜘蛛生产。在通信生物学的一项新的研究中，由Keiji Numata在riken可持续资源科学中心（CSRS）领导的研究小组报告说，他们成功地使用光合细菌生产了蜘蛛丝。本研究可以开辟一个新的时代，其中光合生物工厂稳定地输出大部分蜘蛛丝绸。

除了坚韧而轻巧之外，源自节肢动物物种的丝绸还具有可生物降解和生物相容性。特别是，蜘蛛丝是超轻的，与钢一样坚硬。“蜘蛛丝有可能用于制造高性能和耐用材料，如抗撕裂服装，汽车零件和航空航天部件，”崔别·福音解释说这项研究。“它的生物相容性使其在药物递送系统，植入装置和组织工程支架等生物医学应用中使用安全。”因为只能从一个蜘蛛获得痕量量，因为由于繁殖大量蜘蛛是困难的，所以已经尝试在各种物种中产生人造蜘蛛丝。

CSRS团队专注于海洋光合细菌罗霉核核属。这种细菌是建立可持续生物工厂的理想选择，因为它在海水中生长，需要大气中的二氧化碳和氮气，并使用太阳能，所有这些都是丰富的，也不食用。

研究人员遗传地设计了细菌以产生MASP1蛋白，是Nephila Spider Drawline的主要成分，被认为在蜘蛛丝的强度中发挥着重要作用。优化它们插入细菌基因组中的基因序列能够最大化可以产生的丝绸量。他们还发现，一种简单的食谱 - 人工海水，碳酸氢盐，氮气，酵母提取物和近红外光的照射 - 允许R.巯过磷脂效果良好，有效地产生丝蛋白。进一步的观察结果证实，在细菌中产生的纤维的表面和内部结构与蜘蛛天然产生的纤维的表面和内部结构非常相似。

“我们目前的研究表明，在光合细菌中生产蜘蛛丝的概念初步证明。我们现在正致力于在我们的光合体系中的较高分子量下产生蜘蛛丝爪蛋白，“Numata说。“通过碳中性生物处理生产生物和生物可降解材料的光合微生物细胞工厂可以帮助我们实现联合国等目标＃12'负责任的生产所采用的一些可持续发展目标（SDGS）和消费，以及目标＃13'气候行动'。我们的结果将有助于为能源，水和食品危机，固体废物问题和全球变暖提供可行的解决方案。“

参考：“海洋光合微生物电池厂作为蜘蛛丝绸生产平台”由Choon Pin Foong，Mieko Higuchi-Takeuchi，Ali D.Malay，Nur Alia Oktaviani，Chonprakun Thagun和Keiji Numata，7月20日，通信生物学.DOI：
10.1038 / S42003-020-1099-6

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