领导关怀

您所在位置:首页 > 领导关怀 > 正文

蜘蛛丝属于自然界中最坚韧的纤维 具有惊人的性质

文章作者:www.cs-vaccine.com发布时间:2020-05-11浏览次数:1606

它们重量轻,几乎不可见,高度可扩展且坚固,当然可生物降解:蜘蛛用于构建网格。事实上,蜘蛛丝属于自然界中最坚韧的纤维。基于它的低重量,它甚至取代了像Kevlar或Carbon这样的高科技线程。其独特的强度和可扩展性组合使其特别适用于工业应用。无论是在航空航天工业,纺织工业还是制药工业中,这种华丽材料的潜在应用都是多方面的。

材料科学家长期以来一直试图在实验室中复制纤维,但成效有限。今天,可以制造具有与原型相似性质的人造蜘蛛丝,但是要公开负责材料性质的分子级结构细节。现在来自Julius-Maximilians-Universit?tWürzburg(JMU)的科学家们提供了新的见解。 JMU生物技术与生物物理研究所讲师Hannes Neuweiler博士负责该项目。他的研究发表在“自然通讯科学”杂志上。

分子钳连接蛋白质构建块

“丝纤维由蛋白质结构单元组成,即所谓的蜘蛛丝蛋白,由旋转腺体中的蜘蛛组装而成,”Neuweiler解释道。构件的终端在此过程中起着特殊的作用。蜘蛛丝蛋白的两端由N-和C-末端结构域终止。

两端的结构域与蛋白质结构单元连接。在这项研究中,Neuweiler及其同事仔细研究了C末端结构域。 C末端结构域通过形成类似于分子钳的交织结构而连接两个蜘蛛丝蛋白。 Neuweiler描述了该研究的核心结果:“我们观察到钳口在两个不连续的步骤中自组装。虽然第一步涉及两个链端的结合,但第二步涉及在区域外围的不稳定折叠。螺旋。 “

这种两步自组装过程以前是未知的,可能有助于蜘蛛丝的延展性。众所周知,蜘蛛丝的拉伸与螺旋的展开有关。然而,先前的工作追溯到蛛丝蛋白中心区域的螺旋展开。 “我们建议C终端域也可以用作可扩展性的模块,”Neuweiler解释说。

协助材料科学

在他们的研究中,Neuweiler及其同事研究了幼苗网蜘蛛Euprosthenops australis的蛋白质构建模块。他们使用基因工程来交换部分积木,并使用荧光染料对蛋白质进行化学修饰。最后,光和可溶性蛋白质之间的相互作用揭示了该结构域以两个不连续的步骤组装。

Neuweiler将结果描述为“对我们对蜘蛛丝的结构,组装和机械性能的分子理解的贡献”。它可以帮助材料科学家在实验室中复制天然蜘蛛丝。目前,修饰和合成的蜘蛛丝蛋白用于此目的。 “如果C-末端结构域有助于螺纹的柔韧性,材料科学家可以通过调节C-末端结构域来调节纤维的机械性能,”Neuweiler说。