Команда исследователей из Вашингтонского университета в Сент-Луисе изобрела новый способ синтеза сложного белка внутри бактерий. Ученые нашли способ заставить бактерии составлять самый большой природный белок титин из небольших белковых фрагментов. Это белок скелетных мышц. Из его волокон можно сплести особо прочную ткань. Результаты работы опубликованы в журнале Nature Communications.
Ученые и инженеры разных стран давно пытаются создать искусственные мышцы из разных материалов. Но все они уступают натуральным мышцам. Поэтому американские исследователи попробовали оттолкнуться в своей разработке мышечных волокон от естества. Вместо разработки искусственных мышц они решили синтезировать натуральные.
Естественные мышцы состоят из трех основных белков. Команда сосредоточила свои усилия на синтезе одного из них – титина, который обеспечивает мышцам эластичность. Сложность синтеза состояла в том, что тайтин –крупнейший из известных белков, поэтому 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 продавливают его сквозь сито. При этом образуются волокна диаметром с ячейки сита. Мокрым прядением целлюлозы получают вискозу.
Так из белковых молекул титина, собранных бактериями, ученые получили жесткие, прочные и гибкие волокна. Из таких волокон можно соткать материал для пуленепробиваемых жилетов, к примеру. И он будет прочнее кевлара, утверждают исследователи. А 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 дешевым и масштабируемым, – говорит Фучжун Чжан (Fuzhong Zhang), ведущий автор исследования. – Он может иметь множество видов использования, о которых люди раньше думали".
Ученые утверждают, что разработанная ими платформа из бактерий для синтеза сложных белков годится для синтеза самых разных природных белков для различных применений.