Un grupo de científicos dirigido por investigadores del Centro RIKEN para la Ciencia de los Recursos Sostenibles (CSRS) ha examinado el precursor soluble de la seda de araña y ha descubierto que un elemento estructural no descubierto previamente es clave para la forma en que las proteínas se forman en la conformación de la hoja beta que da la la seda su fuerza excepcional.

La seda de araña es conocida por su excepcional dureza y flexibilidad. Es varias veces más resistente que el acero, y, sin embargo, es mucho más flexible. Como resultado, Los científicos de todo el mundo están haciendo esfuerzos para tratar de desarrollar análogos que puedan usarse en aplicaciones industriales y médicas. Sin embargo, aunque se sabe que las láminas beta de la seda de araña son la clave de su resistencia, cómo se forman las láminas no se comprende bien, dificultando la creación de variantes artificiales. Parte de la razón por la que es difícil entender el mecanismo es que la seda se crea inicialmente como proteínas solubles, que cristalizan muy rápidamente en una forma sólida, y ha sido muy difícil analizar la forma soluble.

Para dilucidar esto, los investigadores del CSRS generaron proteínas de seda utilizando bacterias modificadas genéticamente que pueden producir seda a partir de una araña de telaraña dorada (Nephila clavipes), y luego realizó análisis complejos de las proteínas solubles. Observaron particularmente los elementos repetidos que están encerrados entre dos elementos terminales que han sido bien caracterizados. Descubrieron que el dominio de repetición se compone de dos patrones:bobinas aleatorias y un patrón llamado hélice de poliprolina tipo II. Resulta que el segundo tipo es crucial para la formación de seda fuerte.

Esencialmente, Sus estudios demostraron que la hélice de poliprolina tipo II puede formar una estructura rígida que luego se puede transformar en láminas beta muy rápidamente. permitiendo que la seda se teje rápidamente. Curiosamente, Resultó que el pH, que se cree que es importante para las interacciones moleculares de los dominios N- y C-terminales, no juega un papel importante en el plegamiento de los dominios repetitivos, y que es más bien la eliminación de agua y fuerzas mecánicas a medida que el precursor se mueve a través de la glándula de seda.

Según Nur Alia Oktaviani, el primer autor del estudio, "Tuvimos la suerte de poder utilizar una combinación de métodos poderosos, incluida la espectroscopia de resonancia magnética nuclear en estado de solución, espectroscopia de dicroísmo circular ultravioleta lejana, y espectroscopía de dicroísmo circular vibracional, para analizar la proteína antes de que se forme en las hojas beta. Fue muy satisfactorio descubrir esta conformación especial que conduce a la formación de las láminas beta ".

Según Keiji Numata, quien es líder de proyecto de JST ImPACT y dirigió el grupo de investigación, "La seda de araña es un material maravilloso, ya que es extremadamente resistente pero no contiene sustancias nocivas y es fácilmente biodegradable, por lo que no ejerce ninguna carga nociva sobre el medio ambiente. Esperamos que este descubrimiento ayude a hacer posible la creación de seda artificial que resultará útil para la sociedad ".