"Stäbchen des Lichts" zu offenbaren, was macht Spinnenseide So dehnbar

Spinnenseide ist der Natur Kevlar. Es ist stärker als Stahl, es ist wasserdicht und Sie können es so viel wie 30 bis 40 Prozent davor Snaps Strecken. Jetzt Biophysiker an der Johns Hopkins University Denken sie kennen das Geheimnis der Spinnenseide bemerkenswerte Elastizität: Protein Fäden, die dazu dienen als dehnbar "Superstrings". Die Forscher beschreiben ihre Arbeit in einem jüngsten Artikel in der Fachzeitschrift Nano Letters.

Wissenschaftler studiere seit die Struktur der Spinnenseide für Jahre, in der Hoffnung, unter einer Seite aus der Natur Textbuch, künstliche Spinnenseide zugeschnitten auf spezifische Anwendungen zu machen: alles von stärkeren Seile und Netze besser schusssichere Westen und optische Hohlfasern für nanoskalige Schaltungen. (Es kann auch viel versprechende antimikrobiell und Blutgerinnung Fähigkeiten sowie haben.)

Spinnen spinnen ihre Seide durch Sekretion ein Fluid Protein ähnlich wie Keratin, ein Protein im Haar und Hörner, gefunden, das härtet wie es sickert. Diese Proteine bestehen aus sieben Aminosäuren: meist Alanin und Glycin, mit kleineren Mengen an Glutamin, Leucin, Arginin, Tyrosin und Serin für eine gute Maßnahme.

Die Proteine in lebenden Zellen können als Sensoren Kraft wirken, und JHU Team machte Verbesserungen an ein spezielles Tool in der Lage, diese Kräfte zu messen, wenn sie auf den "Superstring" Protein Fäden stolperte. Zurück im Jahr 2010 Erstautor Taekjip Ha (dann an der University of Illinois in Urbana-Champaign) und Kollegen an der University of Virginia eine sich wiederholende Aminosäure-Sequenz aus einer Spinne Seide Protein namens birnenförmige extrahiert. Dann haben sie es in ein menschliches Protein namens Vinkulin, ein wichtiges Instrument für die Kommunikation innerhalb der Zelle injiziert.

Die Vinkulin wurde mit zwei fluoreszierende Proteine, die natürlich blau leuchtete, und eine andere, die natürlich gelb leuchteten markiert. Die erste leuchtete gelb als die zwei fluoreszierende Proteine in nahe genug beieinander waren – ein Phänomen bekannt als Fluoreszenz Resonanz Energietransfer (FRET). Wie die Wissenschaftler die Vinkulin gedehnt, jedoch kehrte es zurück zu seiner blauen Farbton wie der Abstand zwischen den beiden erhöht. Diese lassen sie studieren die einwirkenden Kräfte auf die Vinkulin in lebenden Zellen in Echtzeit.

Das neueste Werk veröffentlicht in Nano Letters baut auf die früheren Untersuchungen. Konkret wollten die Wissenschaftler herausfinden, wie die Verschiebungen im Farbton von der Bund-Bildgebung in tatsächlichen Messungen der dynamischen Kräfte im Spiel in der Zelle gefangen zu übersetzen.

Der Schlüssel: eine optische Technik Ha genannt "Stäbchen Licht." Er und seine Kollegen ein Ende ein Vinkulin Protein injiziert mit der Flagelliforn Aminosäure-Sequenz auf einer Glasplatte angebracht. Das andere Ende hing an einem DNA-Haltegurt mit eine kleine Kunststoff-Perle. "Die Perle zu ziehen", konzentrierten sie sich auf einen kleinen Fleck in der Nähe ist, wodurch sich eine anziehende Kraft. Und sie waren in der Lage, das fluoreszierende Glühen mit dynamischen Kräfte, die auf die Proteine zu verknüpfen.

HU Et al. waren überrascht, dass ihre Spinne Seidenproteine fünf Mal so viel wie ihrer Ausgangslänge dehnen könnte. "Alle anderen bekannten Quellen, Bio- und Nonbiological, verlängern in einer Weise, die ist direkt proportional zu der Krafteinwirkung zu ihnen nur, bis sie auf ca. 120 Prozent ihrer ursprünglichen Länge gedehnt wurde," sagte Ha in einer Erklärung. "An diesem Punkt muss man immer mehr Kraft, dehnen sie die gleiche Strecke wie vor anwenden. Aber das Stück von der Spinne Seide Protein konzentrieren wir uns auf weiter Strecke in direktem Verhältnis zu der Krafteinwirkung bis es seine maximale Ausdehnung von 500 Prozent erreicht."

Die Fähigkeit, diese mechanische Kräfte messen geben Wissenschaftler ein nützliches Werkzeug für ein besseres Verständnis, wie lebende Zellen ändern, wie sie sich Verhalten und funktionieren als Reaktion, wie was passiert, wenn Krebszellen metastasieren.

[Via Nanowerk News]

Top Bild mit freundlicher Genehmigung von Judy Ferguson.