Ученые узнали секрет прочности паутины

Основу паутины составляет сочетание двух белков: прочного спидроина-1 и эластичного спидроина-2. Белок синтезируется в железах паука и находится в них в жидком виде. При выделении через многочисленные прядильные трубочки происходит изменение структуры белка, вследствие чего он затвердевает в форме тонкой нити. При натягивании паутина по прочности сопоставима с нейлоном, при этом она значительно более эластична. Материалы, созданные на основе спидроина, могли бы широко применяться в медицине: в различных имплантантах, пленках для заживления ран и так далее. Уже сейчас существуют десятки подобных патентов, однако все изобретения основаны на аналогах, далеких от оригинала – а значит, используют не все его свойства. Пытаясь получить искусственный паутинный шелк, специалисты сталкиваются с двумя проблемами. Во-первых, структура спидроинов еще не полностью расшифрована, и ученым для анализа доступны лишь фрагменты белковой последовательности, что и приводит к несовершенству аналогов. И, кроме того, синтезируемые в лаборатории белки не складываются в нити, поскольку не до конца изучены и процессы, происходящие в паутинной железе. Недавно международная группа биологов из Швеции, Китая, США и других стран расшифровала механизм превращения белка в сверхпрочную нить. Согласно докладу, который опубликован в журнале PLoS Biology, при формирования нити из спидроина между одним и другим концом паучьей железы меняется кислотность: от нейтральной (рН 7,6) до кислой (рН 5,7). Благодаря работе группы ферментов, карбоангидразов, создаются условия для быстрой полимеризации молекул, и они прочно скрепляются между собой. Как выяснилось, механизм полимеризации спидроина сходен с процессом образования бляшек бета-амилоидного белка при болезни Альцгеймера. Авторы исследования уверены, что теперь процесс создания искусственной паутины будет значительно более успешным, чем прежде.