Генные инженеры заставили пауков прясть шелк со стеклом

Золотой паук поделился с инженерами геном для паутины, а водоросли дали "инструкции" по синтезу стекла (фото с сайта jaxshells.org).

Команда биоинженеров из университетов Tufts (США) и Nottingham Trent (Великобритания), а также — специалисты исследовательской лаборатории американских ВВС (Air Force Research Laboratory) заставили бактерии вырабатывать весьма необычный материал — паучий шёлк, сплавленный со стеклом.

Авторы работы, затевая невиданную гибридизацию, имели в виду медицинскую сферу применения. Ткани из паучьего шёлка уже применяются как лёгкая и прочная основа для выращивания колонии человеческих клеток, которая (выращенная ткань) должна заменить пациенту повреждённый участок тела (например, кость или сустав).

Однако авторы работы высчитали, что при некоторой модернизации паучьей основы она может гораздо лучше сыграть роль имплантата. А для этого, как оказалось, нужно было суметь упрочить паучьи нити стеклом, точнее — стеклярусом, тем, что вырабатывают одноклеточные морские водоросли для укрепления своих жёстких оболочек.

Самое удивительное, что в создании сплава паучьего шёлка и стекла не участвовали напрямую ни пауки, ни диатомовые водоросли. Но участвовали их гены. Инженеры объединили "шёлковый" ген от золотого паука-ткача (Nephila clavipes) с геном для синтеза пептида по имени R5, который поощряет формирование бусинок кварца на раковинах диатомовых водорослей.

Этот комбинированный ген авторы исследования вставили в бактерии, которые стали вырабатывать необычный белок, обладающий гибридными свойствами паучьего шёлка и R5.


Данный белок учёные сплетали в нити шёлка, и окунали их в водный раствор, богатый кремнием. На этих шёлковых нитях сформировались бусинки кварца до 2 микронов шириной, сделав нити более жёсткими.

Такие необычные композиты должны пригодиться в трансплантологии, считают американские генные инженеры. Сейчас они продолжают свою работу, пытаясь скрестить паучий ген с генами, отвечающими за захват других минералов из растворов, например, гидроксиапатита — одного из важнейших ингредиентов человеческих костей.