Этот крошечный молекулярный трюк делает паучий шелк почти неразрушимым
Ученые раскрыли, как взаимодействие двух аминокислот действует как природный клей, придавая паучьему шелку прочность, превосходящую сталь, и гибкость
Короткое резюме
Международная группа ученых впервые объяснила молекулярный механизм, лежащий в основе легендарной прочности и гибкости паучьего шелка. Они обнаружили, что специфическое взаимодействие аминокислот аргинина и тирозина заставляет белки шелка слипаться на самых ранних стадиях, действуя как молекулярные «липучки», которые сохраняются при формировании волокна.
Исследование, опубликованное в PNAS, объединило вычислительное моделирование и лабораторные методы. Оказалось, что эти взаимодействия не только обеспечивают превращение жидкого «шелкового раствора» в твердое волокно, но и формируют наноструктуру, превосходящую по ударной вязкости кевлар. Ученые подчеркивают неожиданную химическую сложность этого, казалось бы, простого природного материала.
Открытие открывает путь к созданию нового поколения биоинспирированных материалов для легкой защитной одежды, компонентов самолетов и медицинских имплантатов. Кроме того, тот же молекулярный механизм наблюдается в работе рецепторов нейромедиаторов и при формировании бета-амилоидных бляшек при болезни Альцгеймера, что дает новую модель для изучения нейродегенеративных заболеваний.
Молекулярные «липучки»
Ключевую роль играют взаимодействия аминокислот аргинина и тирозина, которые заставляют белки слипаться на ранней стадии и сохраняются в твердом волокне
Преимущества перед искусственными материалами
Паучий шелк прочнее стали по весу и обладает большей ударной вязкостью, чем кевлар, благодаря своей уникальной наноструктуре
Связь с нейробиологией
Обнаруженные молекулярные взаимодействия аналогичны тем, что используются в рецепторах нейромедиаторов и гормональной сигнализации
Модель для изучения болезней
Процесс фазового разделения и формирования бета-слоистых структур в шелке зеркально отражает механизмы, участвующие в развитии болезни Альцгеймера
Текст сгенерирован с использованием ИИ
