Биологи из японского Института физико-химических исследований RIKEN показали, что аминокислотные последовательности белков фиброинов играют решающую роль в определении свойств шелковых волокон. Результаты исследования опубликованы в журнале Scientific Reports.
Шелковые волокна состоят из крупных белков — фиброинов, представляющих собой длинные, вытянутые молекулы, которые синтезируются в железах паукообразных и личинок бабочек тутового шелкопряда. Структура волокон состоит из модулей, образованных часто повторяющимися аминокислотными последовательностями. Тем не менее ученые не знали точно, являются ли эти модули главными определяющими свойств шелка или же основную роль играет сам процесс прядения.
Исследователи сравнили шелк, полученный от самых разных шелкопрядов, не только одомашненного тутового, но и многих видов диких бабочек. Гены, кодирующие фиброины, эволюционировали на протяжении сотен миллионов лет, и различные группы шелкопрядов разработали свои стратегии производства шелковых волокон.
Образцы шелка были подвергнуты ряду тестов, чтобы определить физические особенности материала: термической обработке, растяжению, а также исследованию кристаллических элементов шелковых волокон с помощью синхротронного излучения. Оказалось, что различные аминокислотные модули определяют свойства волокон при растяжении. В одном случае они способствуют мягким и постепенным структурным изменениям, в другом — резким и согласованным. Последние были характерны для диких видов шелкопрядов. Кроме того, длина аминокислотных последовательностей влияла на термостойкость материала.
По словам ученых, понимание связи между аминокислотной последовательностью, молекулярной структурой и особенностями материала может позволить синтезировать определенные аминокислотные последовательности, чтобы придать шелку желаемые свойства.