Descoberta: Formação da Seda de Aranha

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Rápido, chame o Homem-Aranha: cientistas descobrem
como a seda de aranha é formada
Agrupo de cientistas liderados por pesquisadores daRIKEN (Consigo)O Centro de Ciência de Recursos
Sustentáveis (CSRS) examinou o precursor solúvel da seda de aranha e descobriu que um elemento
estrutural anteriormente não descoberto é fundamental para como as proteínas se formam na
conformação da folha beta que dá à seda sua força excepcional.
A seda de aranha é conhecida por sua excepcional resistência e flexibilidade. É várias vezes mais forte
que o aço e, no entanto, é muito mais flexível. Como resultado, esforços estão sendo feitos por cientistas
de todo o mundo para tentar desenvolver análogos que poderiam ser usados em aplicações industriais e
médicas. No entanto, embora se saiba que as folhas beta na seda de aranha são fundamentais para sua
força, como as folhas são formadas é mal compreendida, dificultando a criação de variantes artificiais.
Parte da razão pela qual é difícil entender o mecanismo é que a seda é inicialmente criada como
proteínas solúveis, que rapidamente se cristalizam em uma forma sólida, e tem sido muito difícil analisar
a forma solúvel.
Para elucidar isso, os pesquisadores do CSRS geraram proteínas de seda usando bactérias
geneticamente modificadas que podem produzir seda a partir de uma aranha dourado da teia (Nephila
clavipes) e, em seguida, realizaram análises complexas das proteínas solúveis. Eles analisaram
particularmente os elementos de repetição que estão entre dois elementos terminais que foram bem
caracterizados. Eles descobriram que o domínio de repetição é composto de dois padrões – bobinas
aleatórias e um padrão chamado helix tipo II de poliprolina. Acontece que o segundo tipo é crucial para a
formação de seda forte.
Essencialmente, seus estudos, publicados na Nature Communications, demonstraram que a hélice tipo II
da poliprolina pode formar uma estrutura rígida que pode então ser transformada em beta folhas muito
rapidamente, permitindo que a seda seja rapidamente tecida. Curiosamente, descobriu-se que o pH –
que se pensa ser importante para as interações moleculares dos domínios N-e-C-terminal – não
desempenha uma parte importante da dobragem dos domínios repetitivos, e que é antes a remoção de
água e forças mecânicas à medida que o precursor se move através da glândula seda.
De acordo com Nur Alia Oktaviani, o primeiro autor do estudo, “Tivemos a sorte de poder usar uma
combinação de métodos poderosos, incluindo espectroscopia de ressonância magnética nuclear de
estado de solução, espectroscopia de dicroísmo circular de far-UV e espectroscopia de dicroísmo
circular vibracional, para analisar a proteína antes de se formar nas folhas beta. Foi muito gratificante
descobrir essa conformação especial que leva à formação das folhas beta.
De acordo com Keiji Numata, que é líder do projeto JST ImPACT e liderou o grupo de pesquisa, “a seda
de aranha é um material maravilhoso, pois é extremamente resistente, mas não contém substâncias
nocivas e é facilmente biodegradável, por isso não exerce nenhuma carga prejudicial sobre o meio
ambiente. Esperamos que esta descoberta ajude a tornar possível a criação de seda artificial que se
mostre útil para a sociedade”.
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Mais leitura
Oktaviani NA, et al. A conformação e a dinâmica do domínio repetitivo solúvel elucida a formação
inicial de seda de aranha. Comunicação da Natureza. doi: 10.1038/s41467-018-04570-5
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http://dx.doi.org/10.1038/s41467-018-04570-5