Een groep wetenschappers onder leiding van onderzoekers van het RIKEN Centre for Sustainable Resource Science (CSRS) heeft de oplosbare voorloper van spinnenzijde onderzocht en ontdekte dat een voorheen onontdekt structureel element de sleutel is tot hoe de eiwitten zich vormen tot de beta-sheet conformatie die de zijde zijn uitzonderlijke kracht.

Spinzijde staat bekend om zijn uitzonderlijke taaiheid en flexibiliteit. Het is meerdere malen sterker dan staal, en toch veel flexibeler. Als resultaat, Er worden inspanningen geleverd door wetenschappers over de hele wereld om te proberen analogen te ontwikkelen die kunnen worden gebruikt in industriële en medische toepassingen. Echter, hoewel het bekend is dat de beta-vellen in spinzijde de sleutel zijn tot zijn kracht, hoe de vellen worden gevormd, wordt slecht begrepen, waardoor het moeilijk is om kunstmatige varianten te maken. Een deel van de reden waarom het moeilijk is om het mechanisme te begrijpen, is dat de zijde aanvankelijk wordt gemaakt als oplosbare eiwitten, die zeer snel kristalliseren tot een vaste vorm, en het was erg moeilijk om de oplosbare vorm te analyseren.

Om dit te verduidelijken, de CSRS-onderzoekers genereerden zijde-eiwitten met behulp van genetisch gemodificeerde bacteriën die zijde kunnen produceren van een gouden bolwebspin (Nephila clavipes), en vervolgens complexe analyses van de oplosbare eiwitten uitgevoerd. Ze keken vooral naar de herhalende elementen die zijn ingesloten tussen twee goed gekarakteriseerde eindelementen. Ze ontdekten dat het herhalende domein bestaat uit twee patronen:willekeurige spoelen en een patroon dat polyproline type II-helix wordt genoemd. Het blijkt dat het tweede type cruciaal is voor de vorming van sterke zijde.

Eigenlijk, hun studies toonden aan dat de polyproline type II-helix een stijve structuur kan vormen die vervolgens zeer snel kan worden omgezet in beta-sheets, waardoor de zijde snel kan worden geweven. Intrigerend, het bleek dat pH - waarvan wordt gedacht dat het belangrijk is voor de moleculaire interacties van de N- en C-terminale domeinen - geen belangrijke rol speelt bij het vouwen van de repetitieve domeinen, en dat het eerder de verwijdering van water en mechanische krachten is als de voorloper door de zijdeklier beweegt.

Volgens Nur Alia Oktaviani, de eerste auteur van de studie, "We hadden het geluk een combinatie van krachtige methoden te kunnen gebruiken, inclusief oplossingstoestand nucleaire magnetische resonantie spectroscopie, ver-UV circulair dichroïsme spectroscopie, en vibrationele circulair dichroïsme spectroscopie, om het eiwit te analyseren voordat het zich vormde in de beta-sheets. Het was zeer bevredigend om deze speciale conformatie te ontdekken die leidt tot de vorming van de beta-sheets."

Volgens Keiji Numata, die projectleider is van JST ImPACT en de onderzoeksgroep leidde, "Spinnenzijde is een prachtig materiaal, omdat het extreem taai is, maar geen schadelijke stoffen bevat en gemakkelijk biologisch afbreekbaar is, dus het oefent geen schadelijke belasting uit op het milieu. We hopen dat deze ontdekking het mogelijk zal maken om kunstzijde te maken die nuttig zal zijn voor de samenleving."