Біологи навчилися виробляти м’язові волокна за допомогою бактерій

0
18

Робота мускулатури вимагає участі безлічі білків: одні потрібні для виконання основної функції, інші забезпечують цю роботу. Скорочення поперечно-смугастих м’язів відбувається за рахунок ковзання ниток актину між нитками міозину. А структурну опору цій системі забезпечує білок титин. Він вважається найбільшим з відомих білків і може набирати до трьох мільйонів атомних одиниць маси (приблизно рівних масі атома водню).

Титин в десятки разів більший за середню величину білків у бактерій: це змушує сумніватися в тому, що його можна виробляти штучно, в клітинах гм-мікробів. Проте біологи з вашингтонського університету в сент-луїсі продемонстрували таку можливість. Про це фучжун чжан (fuzhong zhang) і його співавтори пишуть в статті, опублікованій в журналі nature communications.

Справа в тому, що структурно титин складається з окремих «модулів», зібраних в основному з доменів двох типів. Центральну, довгу і еластичну, частина білка утворюють ланцюжки імуноглобуліноподібних доменів. Вчені сконцентрувалися на них, перенісши в клітини кишкової палички кролячий ген, що кодує блок з чотирьох ig-доменів, а також гени пари інших білків, що полегшують їх полімеризацію в довші структури.

загальна схема роботи: — а) — положення титина в структурі м’язового волокна; (b) — виробництво і виділення титину з бактерій, з полімеризацією для отримання штучного волокна / © bowen et al., 2021

Дійсно, такі «цеглинки» потім легко полімеризувалися, утворюючи молекули масою більше двох мільйонів а.е.м. З їх розчину за допомогою «мокрого» способу сформували готові волокна діаметром близько 10 мікрометрів — приблизно вдесятеро менше людської волосини. За оцінками авторів, з одного літра розчину вдається отримати близько 250 метрів такого волокна. Далі біологи розглянули структуру і властивості отриманих ниток, зазначивши їх «видатні механічні характеристики».

Волокна штучного титину продемонстрували високу розтяжність і міцність на розрив вище, ніж навіть у знаменитого кевлара. Автори впевнені, що в майбутньому такі волокна можуть знайти застосування у виробництві як захисного спорядження, так і просто одягу. А біосумісність тітінових ниток обіцяє можливість використання нового матеріалу в медицині-наприклад, для отримання надміцних хірургічних ниток.