تولید ابریشم عنکبوت با گیاه تنباکو

به گزارش خبرگزاری علم و فناوری آنا به نقل از ادونس ساینس، الیاف ابریشم عنکبوت به دلیل استحکام، انعطاف پذیری و سازگاری با بافت انسانی اش یک ماده وسوسه انگیز برای محققان زیست پزشکی بوده است. اما با وجود خواص شگفت انگیز آن، نبود یک منبع قابل اعتماد و مقرون به صرفه از ابریشم گرانبها، مانعی برای استفاده گسترده از آن است.

ماهیت دشوار قلمرو و گزیدن انسان توسط عنکبوتیان، پرورش این حشرات را غیرممکن می‌کند. در حالی که محققان زیست شناسی مصنوعی، ابریشم با کیفیت را با استفاده از باکتری‌هایی مانند «اشریشیا کلای» یا سلول‌های مخمر، تولید کرده اند، اما تولید این نوع ابریشم عنکبوت همچنان از نظر مقیاس پذیری دشوار و پیچیده است.

اکنون گروهی از دانشمندان دانشگاه کیوتوی ژاپن موفق شدند با استفاده از سلول‌های گیاه تنباکو ابریشم عنکبوت تولید کنند. آنها پروتئینی را کشف کردند که قادر است تولید ابریشم گیاهی را کاملا کارامد کند.

آسان برای عنکبوت، دشوار برای دانشمندان

در طبیعت، عنکبوت‌ها بدون زحمت پروتئین‌های ابریشم موسوم به «اسپایدروئین» «spidroins» را در غدد تخصصی خود تولید و فراوری می‌کنند. این اندام‌ها محیط شیمیایی دقیق مورد نیاز حیوان را فراهم می‌کنند تا اسپیدروئین‌ها را به شکل ابریشم همه کاره ببافد.

ثابت شده است که بافت مصنوعی الیاف از پروتئین‌های تولید شده توسط باکتری‌ها یا مخمر‌ها در آزمایشگاه بسیار دشوار است. استفاده از سلول‌های گیاهی برای تولید اسپیدروئین به عنوان یک راه حل بالقوه در نظر گرفته می‌شود، زیرا سلول‌های گیاهی می‌توانند با اطمینان بیشتری پروتئین‌های ابریشم بزرگ تری تولید کنند، کاری که باکتری‌ها و مخمر‌ها برای انجام آن بدون ایجاد خطا در توالی پروتئین، با دشواری مواجه می‌شوند.

دانشمندان دریافتند یکی از این پروتئین‌ها که «MaSp۲» نام دارد، برای خواص منحصر به فرد ابریشم عنکبوت ضروری و قادر به خودآرایی است، یعنی به طور طبیعی به الیافی در اندازه‌های نانو تبدیل می‌شود که می‌توانند به طور مصنوعی با هم بچرخند.

محققان با اصلاح ژنتیکی گیاه تنباکو موفق به تولید MaSp۲  شده و راه برای تولید انبوه و تجاری ابریشم با کیفیت و مستحکم هموار کردند.