Команда исследователей из Вашингтонского университета в Сент-Луисе изобрела новый способ синтеза сложного белка внутри бактерий. Результаты работы опубликованы в журнале Nature Communications.
Наши мышцы состоят из волокон. Основу волокон составляют белки. Самая длинная молекула у белка титина. Теперь учёные нашли способ заставить бактерии собирать титин из небольших фрагментов. Так как титин составляет основу скелетных мышц, из таких волокон затем можно сплести особо прочную ткань.
Ученые и инженеры разных стран давно пытаются создать искусственные мышцы из разных материалов. Но все они уступают натуральным мышцам по своим свойствам. Американские исследователи попробовали оттолкнуться в своей разработке мышечных волокон от естества. Вместо создания искусственных мышц они решили синтезировать натуральные.
Естественные мышцы состоят из трёх основных белков. Команда сосредоточила свои усилия на синтезе одного из них – титина, который обеспечивает мышцам эластичность. Сложность синтеза титина определяется тем фактом, что это крупнейший из известных белков. Его сложно собрать искусственно.
Чтобы обойти эту трудность, исследователи создали бактерии, которые могут собирать крупные белки из небольших фрагментов. Затем титин может быть преобразован в волокна шириной 10 микрометров с использованием технологии мокрого прядения.
Напомним, при мокром прядении длинные цепочки молекул полимеров превращают в элементарные волокна. Для этого, например, плавят твердый полимер до жидкого состояния и затем продавливают его сквозь сито. При этом образуются волокна диаметром с ячейки сита. Мокрым прядением целлюлозы получают вискозу.
Подобным образом учёные получили из молекул титина, собранных бактериями, жёсткие, прочные и гибкие волокна. Из таких волокон можно соткать материал для пуленепробиваемых жилетов, к примеру. И он будет прочнее кевлара, утверждают исследователи.
При этом поскольку он состоит из того же белка, что и натуральные мышечные волокна, новый материал должен быть биосовместимым, что делает его пригодным для наложения швов и других применений в организме.
"Производство [материала] может быть дешёвым и масштабируемым, – говорит Фучжун Чжан (Fuzhong Zhang), ведущий автор исследования. – Он может иметь множество применений, о которых люди раньше думали".
Учёные утверждают, что разработанная ими платформа из бактерий для синтеза сложных белков годится также для синтеза самых разных природных белков для различных применений.
Ранее мы рассказывали о том, как электрическое покрытие превращает обыкновенную ткань в мягкий экзоскелет и как мощные искусственные мышцы сделали из лески и швейных ниток. Ещё мы писали о создании искусственных мышц из вощёных углеродных нанотрубок, которые поразили учёных своей прочностью.
Больше интересных новостей науки вы найдёте в разделе "Наука" на медиаплатформе "Смотрим".
