دانشمندان دانشگاه فني مونيخ توانسته‌اند اسرار بيشتري را در مورد پروتئين‌هاي تار عنکبوت و مکانيزمي که قدرت آن را شکل مي‌دهد، آشکار کنند.
به گزارش سرويس علمي خبرگزاري دانشجويان ايران(ايسنا)، قدرت کششي تار عنکبوت پنج برابر بيشتر از فولاد بوده و حتي از بهترين بافت‌هاي ترکيبي نيز نيرومندتر است.
اين محققان به دنبال پاسخگويي به سوالاتي مانند چگونگي ذخيره اولين پروتئين‌ها در غدد تار و تجمع آنها در مسير تنيدن در عرض چند ثانيه براي شکل دادن به تارهايي با اين ويژگيهاي خارق‌العاده و همچنين علت نيروي بالاي آنها توانسته‌اند گامي به سوي ساخت تار عنکبوت مصنوعي نزديک شوند.
تارهاي عنکبوت از زنجيره‌هاي طولاني از توالي مکرر مولکول‌هاي پروتئين تشکيل مي‌شوند. اين پروتئين‌هاي ابريشمي در غدد ابريشمي به شکل بسيار متمرکز براي زمان احتياج ذخيره مي‌شوند.
اين زنجيره‌هاي طولاني با توالي مکرر مولکول‌هاي پروتئين در ابتدا منظم نبوده و نبايد در نزديکي هم قرار بگيرند. آنها تنها در مسير تنيدن به طور موازي در کنار هم قرار گرفته و تارهاي بلورين مرسوم را شکل مي دهند.
محققان براي کشف مکانيسم پشت انتقال مولکول‌هاي تار عنکبوت به شبکه‌هاي به هم پيوسته به بررسي عنکبوت‌هاي باغچه‌يي پرداختند.
اين پژوهشگران پيش از اين توانستند عنصر تنظيم‌کننده‌اي را شناسايي کننند که مسوول جمع‌آوري تار محکم از بخشهاي جداگانه است. اين عنصر پايانه حوزه C پروتئين ابريشم نام دارد.
اين ماده از تشکيل تار در مجراي ابريشم به دليل غلظت زياد نمک آنها جلوگيري مي‌کند؛ اما در مسير تنيدن که غلظت نمک کمتر بوده و نيروهاي مطلق فراوان هستند، اين حوزه، ناپايدار و چسبناک مي‌شود. اين امر منجر به روي هم افتادن زنجيره‌ها و شکل‌گيري يک تار محکم عنکبوت مي‌گردد.
کشف اهميت اين پايانه حوزه C نسبتا کوچک در مقايسه با طول کلي تار ابريشمي بسيار ارزشمند بود و در مجله نيچر منتشر شد.
اکنون همان گروه گام را فراتر گذاشته و توانسته‌اند سوي ديگر اين تار دراز موسوم به پايانه حوزه N را شناسايي کنند که نقشي اساسي در طراحي تارهاي محکم با قدرت کششي بالا دارد.
اين محققان با بررسي راس انتهاي پروتئين‌هاي تار عنکبوت Latrodectus Hesperus دريافتند که منشا پايانه N در غدد ابريشم به شکل رشته‌هايي وجود دارد. تنها در مسير تنيدن، جفتهاي سر به دم شکل مي‌گيرند.
فرآيند کنار هم قرار گرفتن اين تارها با تغيير در ميزان pH و غلظت نمک بين غدد ابريشم و کانال تنيدن تنظيم مي‌شود. در غدد ابريشم، ميزان 7.2 pH و غلظت بالاي نمک از ترکيب نقطه منشا پايانه N جلوگيري مي‌کند. با اينح ال در مسير تنيدن، محيط اسيدي شده و نمک حذف شده و در اين زمان نوک تارها به هم نزديک مي‌شوند.
در آخر يک فرآيند پيوند متقابل باعث محکمتر شدن و کشش نيرومندتر تارهاي عنکبوت مي‌شود. اين تارهاي بلوري که ابتدا در پي باز شدن کنترل شده حوزه پايانه C به شکل اتصالات متقابل موازي در زنجيره‌هاي پروتئين شکل گرفته به حوزه پايانه N پروتئين ابريشم متصل مي‌شوند.
به گفته دانشمندان تاکنون اين شکل پيوند متقابل موسوم به چندبنياني در پليمرهاي مصنوعي اجرا نشده است. يافته‌هاي جديد مي‌تواند مواد شيميايي را به مدلي براي ساخت مواد جديد با ويژگيهاي بهبود يافته ارائه دهد.
اين دانشمندان از شيوه رزونانس مغناطيسي هسته اي براي تحليل ساختار تار عنکبوت استفاده کردند. قطعات تار عنکبوت در شرايط مشابه شرايط اندام عنکبوت حل شده و در معرض تکانه‌هاي امواج راديويي در يک ميدان مغناطيسي بسيار قوي قرار گرفتند.
انتهاي پيام
نظرات