EN
Бардык категориялар
EN

жаңылык

Жөргөмүштөр кыла албаган нерсени жасаңыз -- Супер жасалма жөргөмүш Жибек була синтездөө маршруту

убакыт:2021-03-08 Hits:

Табиятта, жөргөмүштөр дүйнөдөгү эң күчтүү жибек жипчелерин жаратышы мүмкүн, жана ал тургай, жасалма жибек жипчелерине караганда механикалык касиети жогору булаларды каалаган убакта жана кандай шартта болбосун түзө алышат. Жөргөмүштөрдүн жөндөмдүүлүктөрү жана алар жараткан жибек илгертен бери эле изилдөөчүлөрдүн кызыгуусун туудуруп келген эмес. Бүгүн, окумуштуулар жасалма жөргөмүш жибек жипчелерин иштеп чыгышты, алар ар кандай колдонмолордо колдонулат, жогорку өндүрүмдүү текстилден спорттук шаймандар менен станоктордогу туруктуу компоненттерге чейин. Табигый жөргөмүш жибегин өндүрүү ыкмасы негизинен жибек чогултуу үчүн жөргөмүштөрдү чарбада көбөйтөт, бирок бул чогултуу режими дагы деле болсо индустриялаштырууга жана натыйжалуулукка муктаж. Башка жагынан, синтетикалык жөргөмүш жибек жипчелери дагы деле болсо бир топ кыйынчылыктарга туш болушат, жөргөмүш жибек белоктору сыяктуу (spidroins) чет элдик хостто чыгарылышы керек. Окумуштуулар бир катар ылайыктуу хостторду аныкташкан, мисалы, кээ бир прокариоттук микроорганизмдер, эукариоттор, өсүмдүктөр, ал тургай трансгендик жаныбарлар, алардын түшүмдүүлүгү төмөн, жана алар өндүргөн жөргөмүш жибек белоктору сууда эрийт. Кийинки жип ийрүү процесси, чындыгында, өндүрүш ыкмасында жана синтетикалык була структурасында бир топ жакшыртууларды жасай алат, механикалык касиеттери таза табигый жибек буласына салыштырмалуу дагы деле болсо талаптагыдай эмес. Ошентип, Швециянын Каролинка институтунан Ян Йоханссон менен Анна Райзинг жөргөмүштүн жибек жипчелеринин касиеттерине таасир этүүчү негизги факторлорду аныкташты, жана ар кандай чечимдердин артыкчылыктары менен кемчиликтерин салыштыруу аркылуу, алар жаңы супер жасалма жөргөмүш жибек булаларын синтездөө боюнча жол картасын иштеп чыгышты. Алардын келечекке болгон байкоолору ACS Nano журналынын акыркы санында жарыяланган, укуктуу "Жөргөмүштөрдүн колунан келбеген нерселерди жасоо - эң жогорку деңгээлдеги жасалма жибек талчаларына жол картасы."




Жалпысынан, ар бир жөргөмүш жети түрдүү жибек буласын жасай алат, алардын ар бири ар кандай механикалык касиетке ээ. Бул жибек жипчелери негизинен жөргөмүштүн жибек белокторунан турат, камтыган глобалдык терминалдык домендерди кайталаган аймактарды камтыйт 110-130 аминокислоталар. Жибек белокторундагы бул терминалдык домендер уникалдуу жана жибектин эригичтигин жөнгө салат жана буланын пайда болушун контролдойт, ал эми кайталап домендер жибектин механикалык касиеттерин башкарат. Алардын ичинен, эң катуу жибек жипчеси (Dragline) негизинен ампулярдык жибек протеининен турат (MASPs), жана анын кайталанып турган аймагы негизинен кайталанма поли-Ала сегментин жана глицинге бай кайталануу аймагын камтыйт (Gly). Жөргөмүштөрдүн жибек бездеринде, жибек протеининин концентрациясы жогору 50% (W / V). Жөргөмүш жибек протеининин ушунчалык жогорку концентрацияда кантип кала тургандыгын жана чөкмө пайда кылбай тургандыгын биз толук түшүнө элекпиз, бирок бүгүн белгилүү, сактоо режими, негизинен, жибек бездеринде сакталган аянтты туш келди кайталоо, жана альфа спиралынын терминалы домен белгилүү гидрофилдүүлүктү сактоо үчүн жибек белогун жасай алат, ал негизинен жибек жүндөрүнүн ички сактагычынын үстүңкү катмарына жардам берүү үчүн тиркелет. Жөргөмүштүн жибек булаларын синтездөө негизинен жеткирүү түтүгүндө жүрөт, рН маанисинин төмөндөшүн жана салыштырмалуу жылышуу стрессинин көбөйүшүн камтыйт, бул пультрузияга жана акыры жөргөмүштүн жибек белогунун пайда болушуна алып келет. Эң кызыгы, жөргөмүш жибек белокторунун N жана C терминалдык домендери катары иштешет "lock and trigger" синтез учурунда. N-терминалдын домени рНнын төмөнкү деңгээлинде төмөндөйт, тармактын кошулушун туураган жол менен, жөргөмүштүн жибек протеинин кулпулоо. РН маанисинин жана жылышуу стрессинин таасиркулпулоо жана иштетүү, C-терминалы түзүлдү β-lamellar nucleus, аминокислота кайталануучу аймактын айлануупластинкалуу ядрогө түзгөн β-lamellar nucleus. Акыры, бул "lock and trigger" механизм суюк жибек протеинин катуу булага айлантат.



Жөргөмүш жибегиндеги фибриндин негизги компоненттери


Жөргөмүштүн жибек жипчелерине таасир этүүчү бир нече негизги фактор
Макроампулярдык жибек белогу нанозардык структурада анизотроптук болуп саналат, жана анын ламинатталган β-пластинкалуу ядролор кристаллдык доменди түзөт (β-кристалл), аморфтук матрицага киргизилген. Анын негизги милдети - жөргөмүштүн жибек жипчелеринин чыңалуу күчүн көзөмөлдөө. Бул түзүлүш анын механикалык касиеттерин аныктоочу ачкыч. Кристаллдашуу даражасы менен механикалык касиеттердин ортосундагы өзгөчө байланыш так эмес, кристаллдык домендин көлөмү жогорку чыңалуу күчүнө жетишүүдө чечүүчү ролду ойной тургандыгы аныкталды, кинетикалык симуляция аркылуу кубаттуулукту жана катуулукту азайтуу.
Жибек белоктору - бул секретордук белоктор, ошондуктан алар секреция жолуна түшүү үчүн эндоплазмалык оментум аркылуу өтүшү керек. Жибек протеиндерин эндоплазмалык omentumга жеткирүү зарылдыгы, алардын ортосундагы реакцияларга ортомчу болгон каптал чынжырларын колдонууну жокко чыгарат. β-кристаллдык сегменттер жана катмарлар, бул синтетикалык жибек жипчелери үчүн чоң мааниге ээ.
Полиаланин сууну түртүүдө жана жибек буласын өндүрүүдө бир аланинге караганда бир топ жакшы. Полиамино кислоталарынын негизинде Zipper маалыматтар базасынан божомолдор (Поли-Ала, Poly-Val, Поли-Иле) сууну кетирүүчү полиамино кислоталар чындыгында туруктуу иштеп чыгарын көрсөтөт β-ламелярдык өзөктүк өз ара аракеттер. Жөргөмүштүн бул эки аминокислотаны макроампулярдык жибек протеини катары колдонбогондугунун себеби, анын суунун салыштырмалуу күчтүү репелленттүүлүгүнөн жана мындай кайталанган аймактардын эндоплазмалык omentumдан өтүп бара жатканда камалып калышы мүмкүн.. Of course, бүгүнкү технология валин жана изолейцин сыяктуу аминокислоталар чынжырларын башка чынжырларга байлап, аларды клетканын ичинде экспрессиялоо аркылуу эукариоттук системаларда жасалма жөргөмүш жибек жипчелерин синтездАлбеттемүмкүндүк берди., эндоплазмалык торду кесип өтүү зарылдыгы жок. Бирок, бул эки аминокислота чынжырынын жогорку гидрофобдүүлүгү кожоюндун ядродо була өндүрүшүн кыйындатат.. Of course, булаларды органикалык эриткичтер менен жасалма жол менен жасоо жана ийрүү эригичтикке болгон талапты төмөндөтүшү мүмкүн, бирок ал дагы татаал синтетикалык ыкмаларды талап кылат.

Жаңы супер жасалма жөргөмүш жибек булаларын синтездөө боюнча жол картасы
Белгилүү теориялардын жана методдордун негизинде, авторлор супер жасалма жөргөмүш жибек булаларын синтездөө боюнча жол картасын жалпылаштырышты. Алгачкы, биоинформатикада колдонулган ыкмалар (кремнийде) полиамино кислотасын синтездөө үчүн колдонсо болот (поли-вал, поли-иле) кайталап аймактар ​​жана β-ырааттуулук мейкиндигин көбөйткөн варианттардан чыккан кристаллдар. Бул кристаллдарды өз кезегинде молекулярдык динамиканын симуляциясы менен туруктуулук жана катуулук үчүн баалоого болот. Анткени жөргөмүштөр алыс аралыкка созулган полярдык эмес материалдарды колдонуп жибек жасай алышпайт, жаңы киргизилген элемент синтетикалык жибектен айрым артыкчылыктарды алып келери шексиз. Албетте, жаңы синтезделген тарабынан түзүлгөн кайталап аймактар β-ошондой эле кристаллдарды молекулярдык динамиканын симуляциясы жана эксперименталдык тесттер аркылуу баалоо керек. Акыры, жип ийрүү жолу менен өндүрүлгөн жаңы синтетикалык жибек жипчелерин жөргөмүштөр өндүргөн жибек жипчелерине салыштырмалуу механикалык касиеттери жана структуралары боюнча текшерүүгө болот..



Жаңы супер жасалма жөргөмүш жибек булаларын синтездөө боюнча жол картасы


Тезистин шилтемелери: HTTPS://doi.org/10.1021/acsnano.0c08933

(Булак: Полимер илиминдеги чек аралар)