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科學家通過修改DNA讓細菌吐出蛛絲?

文章出處:廣州聯莊科技有限公司 人氣:-發表時間:2018-12-13

蛛絲和蠶絲一樣,它也可以為紡織品作出自己的一份貢獻力量,蛛絲的強度和彈性比蠶絲高很多,它是目前已知的天然動物纖維絲中強度和彈性最高的一種蛋白纖維。蛛絲的延伸度可以達到130%而不斷裂。同時它還具有耐濕性和耐低溫性能,蛛絲在零下50°~60°C的低溫下仍能保持高彈性和防菌防霉的特性。目前,蛛絲已經是制造輕質防彈衣和航空陀螺儀懸線的最好材料。

科學家通過修改DNA讓細菌吐出蛛絲?

 

但蜘蛛不容易養殖。每只僅能產生少量的絲,有時還會自相殘殺。

 

因此科學家一直在研究生物合成蛛絲,幾十年來,科學家一直試圖仿造這種銀色的線,以用于手術縫線、運動裝備和防彈背心。不過,他們合成的纖維始終有所欠缺。如今,一個團隊“誘騙”細菌產生了和天然蛛絲一樣堅固和富有彈性的絲。

 

研究人員此前將來自蜘蛛的產絲DNA移植進細菌、蠶、植物,甚至山羊體內,以試圖大規模產生這種物質。不過,迄今為止,最好的工程纖維的強度只有真正蛛絲的一半。蛛絲堅韌的秘密在于由上百個一連串重復氨基酸構成的大型蛋白質分子。這些氨基酸由長度相仿的重復DNA序列編碼。不過,美國華盛頓大學能源、環境和化學工程學院教授Fuzhong Zhang介紹說,“通常來說,大自然不會喜歡重復DNA,并且會想辦法清除它?!彪m然蜘蛛知道如何讓大型DNA保持穩定,但對于其他生物來說,這種重復的單元都被剪掉或者改變了。

 

為繞過這個問題,Zhang和同事修改了涉及產生蛛絲蛋白質的蜘蛛DNA。經過改造的擁有這種修飾DNA的微生物,會產生帶有獨特“標簽”的蛛絲蛋白質分子。這些“標簽”將兩個分子粘在一起,從而形成想要的長鏈然后脫落。由此獲得的蛋白質比最大的天然蛋白質還要長。研究人員將這些蛋白質研磨成粉末,然后混合進一種溶液。這種溶液可被紡成強度和天然蛛絲一樣的纖維。研究人員在不久前出版的《生物大分子》雜志上報告了這一成果。

 

Zhang介紹說,合成蛛絲或能可持續地替代諸如尼龍等以石油為原料制成的纖維。不過,挑戰在于如何低成本、大量地生產它。未參與該工作的圣地亞哥州立大學化學和生物化學學院教授Gregory Holland表示,最新方法可能面臨同樣問題,因為紡絲溶液由具有腐蝕性且成本較高的溶劑制成。

 

如果科學家能夠研究出生物合成蛛絲,這將是一個重大突破,會對紡織品的發展有很大的作用。


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