La acidificación desencadena un rápido autoensamblaje de nanofibrillas MaSp2. (A) Se mezcló N-R12-C marcado con DyLight 488 (concentración final de 10 a 20 mg ml-1) en KPi 0,5 M a los valores de pH indicados y se visualizó mediante microscopía de barrido láser confocal. Al mezclar los componentes, MaSp2 se separó rápidamente de la fracción acuosa (estructuras verdes), eventualmente asentarse en la superficie del vidrio. A pH 7 y 8, los condensados de MaSp2 aparecen como gotas de LLPS sometidas a fusión dinámica, mientras que a pH 6, las estructuras resultantes son estáticas con apariencia semisólida. La reacción a pH 5 conduce a un rápido autoensamblaje de MaSp2 en alineados con frecuencia, redes de fibrillas extendidas. El recuadro muestra una fibrilla individual a pH 5 con un diámetro de ~ 100 nm. Barras de escala, 10 μm. (B) Se evaluaron diferentes construcciones de MaSp2 para determinar su capacidad para experimentar LLPS inducida por fosfato y autoensamblaje de fibrillas inducido por pH. Se mezcló MaSp2 purificada (concentración final 150 µM) en una gota de KPi 0,5 M a los valores de pH indicados en un portaobjetos de vidrio. Todas las imágenes en la región sin caja (izquierda) se tomaron dentro de los 30 s de la mezcla. La región encuadrada a la derecha muestra el punto final de las reacciones de pH 5, tomado 30 min después del inicio. Todas las imágenes fueron tomadas a la misma escala; barra de escala, 10 μm. Crédito: Avances de la ciencia (2020). DOI:10.1126 / sciadv.abb6030
Un equipo de investigadores del Centro RIKEN para la ciencia de los recursos sostenibles, Universidad de Keio y Universidad de Kyoto, ha descubierto que la separación de fases líquido-líquido (LLPS) impulsa el proceso de conversión de proteínas de espidroína en fibras de telaraña. En su artículo publicado en la revista Avances de la ciencia , el grupo describe cómo replicar el proceso de convertir una proteína interna en fibras de telaraña en su laboratorio y cómo hacerlo les permitió crear hebras de seda.
Los científicos han estado estudiando las arañas y las redes que crean durante muchos años. con el objetivo de replicar el proceso y así industrializar la producción de seda. Desafortunadamente, a pesar de mucho esfuerzo, los científicos aún no saben cómo lo hacen las arañas. Saben que las arañas crean proteínas de espidroína, que guardan en un saco hasta que estén listos para hacer una red. Luego, a medida que expulsan las proteínas líquidas, el material de alguna manera se forma automáticamente en fibras para crear hebras. En este nuevo esfuerzo, los investigadores han encontrado una forma de replicar una parte de este proceso.
El trabajo involucró la ingeniería de bacterias para producir el tipo de proteínas espidroína que normalmente produce la araña Joro. Al estudiar la proteína, descubrieron que se nublaba cuando se exponía a temperaturas cálidas. Una mirada más cercana mostró que la proteína se estaba fusionando y fusionando, un probable primer paso hacia el proceso de formación de fibras. También encontraron que el proceso involucró a LLPS.
Luego, el equipo intentó exponer la proteína a diferentes materiales hasta que dieron con el fosfato; agregarlo también hizo que la proteína se volviera turbia. Luego, el equipo comenzó a ajustar la mezcla de proteínas alterando los niveles de pH hasta que la mezcla comenzó a crear fibras. Luego encontraron que para hacer una hebra, todo lo que tenían que hacer era estirar el material cargado de fibras. Hacerlo les permitió crear una hebra de 10 centímetros de largo. El estudio de la hebra bajo un microscopio mostró que tenía la misma estructura que las hebras producidas naturalmente por las arañas.
Los investigadores señalan que su trabajo es solo un paso tentativo hacia la comprensión completa del proceso por el cual las arañas crean seda. Planean seguir adelante con su investigación con el objetivo final de desarrollar una forma de producir seda en un laboratorio, o una fábrica.
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