Sciencemag.cz
Doporučujeme
Syntetická biologie slibuje oděvy z živočišných svalových vláken bez toho, že bychom k tomu potřebovali nějaká zvířata. Vše zařídí běžná bakterie Escherichia coli.
Člověk oblečený do načervenalých nití ze svalů, to vypadá jako ukázkový obrázek z nějakého hororu. Svalová vlákna ovšem nabízí pro oděvy i jejich části (opasky, tkaničky do bot…) vynikající vlastnosti, zejména pevnost v tahu a schopnost/rozptylovat pohlcovat energii. Předčí bavlnu, hedvábí, nylon, ba dokonce i kevlar. Výzkumníci z Washington University v St. Louis navrhli za tímto účelem využití modifikovaných mikrobů. Ty vyrobí příslušné proteiny, a to včetně svalového proteinu tititnu, který má velké molekuly. Následně už je třeba titin pouze splést do vláken.
Titin je jednou ze tří hlavních bílkovin svalové tkáně. Za jeho mechanické vlastnosti může především to, že se, měřeno molekulární hmotností, jedná o největší známý přírodní protein vůbec. Autoři studie Fuzhong Zhang, Cameron Sargent a Christopher Bowen uvádějí, že syntéza velkých proteinů v bakteriích naráží na určité problémy. Bylo třeba zkonstruoval bakterie tak, aby dokázaly poskládat menší segmenty proteinu do polymerů s ultravysokou molekulovou hmotností o velikosti kolem dvou megadaltonů (atomových hmotnostních jednotek), což je asi padesátkrát více než velikost průměrného bakteriálního proteinu. Poté použili proces mokrého spřádání k přeměně proteinů na vlákna o průměru asi 10 mikrometrů (desetina tloušťky lidského vlasu).
Materiál by se mohl uplatnit všude tam, kde se dnes používá kevlar, dále v luxusním oblečení, ale i pro různé biomedicínské aplikace. Protože je téměř identický s bílkovinami, které se nacházejí ve svalové tkáni, bude téměř jistě biokompatibilní a velmi vhodný pro chirurgické šití, tkáňové inženýrství apod.
Autoři výzkumu navíc tvrdí, že se jim podařilo vytvořit i obecnou platformu pro polymeraci. Lze prostě vzít různé proteiny, vložit je do systému modifikovaných bakterií a z nich vytvořit delší proteiny s vlastnostmi navrženými pro konkrétní aplikace.
Microbial production of megadalton titin yields fibers with advantageous mechanical properties, Nature Communications (2021). DOI: 10.1038/s41467-021-25360-6
Zdroj: Washington University in St. Louis / Phys.org
Poznámky PH:
Průvodní tisková zpráva přímo nepopisuje, jak je bakterie modifikovaná. Má prostě vložený gen pro příslušný protein, a/nebo k tomu ale ještě nějak dodanou onu obecnou schopnost polymerace proteinů dodaných zvnějšku?
Půvabná trochu podobná technologie je rovněž výroba pavoučích vláken. S chovem pavouků je problém, mj. vyžadují živou potravu. Příslušné geny se ale dají předat krávě, vlákno (protein) se pak prostě izoluje z mléka.
