Surt spind fra edderkopper

Daniel Otzen fra iNANO-MBG har sammen med et internationalt forskerhold bragt os tættere på den færdige opskrift på edderkoppespind: den flydende proteinmasse i edderkoppens bagkrop bliver gradvist surere på sin vej mod spindevorterne.

24.02.2014 | Peter F. Gammelby

Edderkoppespind kan blive meget nyttigt for mennesker - vi skal bare lige aflure dem fidusen. Foto: Colourbox

Daniel Otzen har sammen med et internationalt forskerhold offentliggjort skabt indblik i, hvordan proteinerne i edderkoppens silkekirtel finder sammen til de stærke tråde. Foto: Peter F. Gammelby

Verden over kappes forskere om at aflure edderkoppernes opskrift på det perfekte spind. Spindet har nemlig en række egenskaber, der også vil være praktiske for os mennesker: det er let, elastisk, bionedbrydeligt og stærkere end stål.

Nu har et forskerhold ledet fra Karolinska Instituttet i Stockholm – og altså med deltagelse af prof. Daniel Otzen fra Aarhus Universitet – bragt os et skridt nærmere ultralette og -stærke skudsikre veste, reb, sårforbindinger og de mange andre ting, som med fordel vil kunne laves af spindelvæv. Deres opdagelser er netop blevet offentliggjort i en artikel i Nature Communications.

Et af edderkoppespindets mange mysterier er, hvordan den flydende, sirupagtige proteinmasse i edderkoppens silkekirtel kan størkne og danne den velkendte stærke tråd af fibroin inden for et sekund efter at den forlader spindevorten. 

Mere og mere surt

Man vidste i forvejen, at det hænger sammen med surhedsgraden i væsken. Inde i silkekirtlen har væsken en pH-værdi på 7 og er dermed neutral - altså hverken sur eller basisk - men på dens vej mod spindevorten blive den mere og mere sur, så pH-værdien når ned på ca. 5,5 (omtrent så surt som regnvand) i det øjeblik, den forlader edderkoppen.

Nu har forskerholdet undersøgt, hvordan forsuringen helt konkret får proteinmolekylerne til at skabe stabile kontakter med hinanden, så de kan danne spindelvæv. Undersøgelsen er foregået på eksemplarer af den sydafrikanske edderkoppeart Euprosthenops australis, som i forvejen er en populær fætter i spindelvævsforskningen; den er stor, ca. 10 cm. i diameter inklusive benene, og den producerer en stærk brotråd. 

Protoner i den ene ende

Et materiale bliver mere surt, når dets indhold af brintprotoner stiger, hvilket det gør, når brintatomer afgiver deres ene elektron.

Protonerne samler sig i den ene ende hvert protein, sådan at dén ende af proteinet får en positiv elektrisk ladning. Den positive ende tiltrækker den ende af naboproteinet, som ikke har protoner, mens naboproteinets anden ende tiltrækker genboens modsatte ende osv. osv., således at de begynder at danne kæder (polymerer), som bliver til fibroin.

Processen sker gradvist, i takt med at pH-værdien falder, så bindingerne i begyndelsen er så svage, at eventuelle fejlkonstruktioner kan nå at blive rettet. Samtidig sikrer edderkoppen, at der ikke dannes færdig fibroin inde i kroppen, men at det først størkner, når det er kommet ud af spindevorten, hvor der er brug for den.

 


Læs mere om de nye forskningsresultater på Videnskab.dk

Daniel Otzen er professor på iNANO – Institut for Molekylærbiologi og Genetik, hvor han leder Protein Biophysics Group. Han kan træffes på dao@inano.au.dk og mobil 20725238

 

Science and Technology, iNANO, Institut for Molekylærbiologi og Genetik, Offentligheden / Pressen, Medarbejdere, Forskning
89573 / i31