L'acidificazione innesca un rapido autoassemblaggio delle nanofibrille MaSp2. (A) N-R12-C etichettato con DyLight 488 (concentrazione finale da 10 a 20 mg ml-1) è stato miscelato in 0,5 M KPi ai valori di pH indicati e visualizzato mediante microscopia a scansione laser confocale. Dopo la miscelazione dei componenti, MaSp2 rapidamente separato dalla frazione acquosa (strutture verdi), eventualmente depositarsi sulla superficie del vetro. A pH 7 e 8, i condensati MaSp2 appaiono come goccioline di LLPS in fase di fusione dinamica, mentre a pH 6, le strutture risultanti sono statiche con aspetto semisolido. La reazione a pH 5 porta al rapido autoassemblaggio di MaSp2 in frequentemente allineati, reti estese di fibrille. L'inserto mostra una singola fibrilla a pH 5 con un diametro di ~100 nm. Barre della scala, 10 micron. (B) Diversi costrutti MaSp2 sono stati valutati per la loro capacità di subire LLPS indotti da fosfato e autoassemblaggio di fibrille indotto da pH. MaSp2 purificato (concentrazione finale di 150 μM) è stato miscelato in una goccia di 0,5 M KPi ai valori di pH indicati su un vetrino. Tutte le immagini nella regione unboxed (a sinistra) sono state scattate entro 30 s dal missaggio. La regione in riquadro a destra mostra il punto finale delle reazioni di pH 5, preso 30 minuti dopo l'inizio. Tutte le immagini sono state scattate alla stessa scala; barra della scala, 10 micron. Credito: Progressi scientifici (2020). DOI:10.1126/sciadv.abb6030
Un team di ricercatori del RIKEN Center for Sustainable Resource Science, Università di Keio e Università di Kyoto, ha scoperto che la separazione di fase liquido-liquido (LLPS) guida il processo di conversione delle proteine spidroina in fibre di ragnatela. Nel loro articolo pubblicato sulla rivista Progressi scientifici , il gruppo descrive la replica del processo di conversione di una proteina interna in fibre di ragnatela nel loro laboratorio e come farlo ha permesso loro di creare fili di seta.
Gli scienziati hanno studiato i ragni e le ragnatele che creano da molti anni, con l'obiettivo di replicare il processo e quindi di industrializzare la produzione della seta. Sfortunatamente, nonostante tanti sforzi, gli scienziati ancora non sanno come fanno i ragni. Sanno che i ragni creano proteine di spidroina, che tengono in una sacca finché non sono pronti a fare una ragnatela. Quindi, mentre espellono le proteine liquide, il materiale in qualche modo si trasforma automaticamente in fibre per creare trefoli. In questo nuovo sforzo, i ricercatori hanno trovato un modo per replicare una parte di questo processo.
Il lavoro ha coinvolto l'ingegneria dei batteri per produrre il tipo di proteine spidroina normalmente prodotte dal ragno Joro. Nello studio della proteina, hanno scoperto che diventava nuvoloso se esposto a temperature calde. Uno sguardo più attento ha mostrato che la proteina si stava fondendo e fondendo, un probabile primo passo verso il processo di formazione delle fibre. Hanno anche scoperto che il processo ha coinvolto LLPS.
Il team ha quindi provato a esporre la proteina a materiali diversi fino a quando non ha colpito il fosfato, aggiungendolo anche rendendo la proteina torbida. Il team ha quindi iniziato a mettere a punto il mix proteico alterando i livelli di pH fino a quando il mix ha iniziato a creare fibre. Hanno poi scoperto che per fare un filo, tutto quello che dovevano fare era allungare il materiale carico di fibre. In questo modo hanno permesso loro di creare un filo lungo 10 centimetri. Lo studio del filo al microscopio ha mostrato che ha la stessa struttura dei fili prodotti naturalmente dai ragni.
I ricercatori notano che il loro lavoro è solo un tentativo di comprendere appieno il processo attraverso il quale i ragni creano la seta. Hanno in programma di portare avanti la loro ricerca con l'obiettivo finale di sviluppare un modo per produrre seta in un laboratorio, o una fabbrica.
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