Producen tela de araña en la bacteria Escherichia coli

Los investigadores hace tiempo que envidian la capacidad de la araña para la fabricación de una seda que es al mismo tiempo liviana, fuerte y resistente como el acero. De hecho, es más fina que el cabello humano, cinco veces más fuerte en peso que el acero, y tres veces más dura que la fibra sintética Kevlar. La seda de araña por lo tanto es un material ideal para numerosas aplicaciones desde industriales como los cables de paracaídas y la ropa protectora para los materiales compuestos en los aviones hasta aplicaciones biomédicas debido a su biocompatibilidad y biodegradabilidad.

Por desgracia, la seda natural no pueden ser convenientemente obtenida por las arañas en cultivo porque son muy territoriales y agresivas. Para desarrollar un proceso más sostenible, ¿Es posible producir masivamente seda artificial manteniendo las asombrosas propiedades de la seda original? Eso es algo que los científicos del Instituto Superior Coreano de Ciencia y Tecnología (KAIST) en Daejeon querían saber. Su método fue muy similar a lo que esencialmente hacen las arañas: primero expresaron las proteínas recombinantes de la seda y en segundo lugar, convertir las proteínas solubles de la seda en fibras insolubles a través del hilado.

Para la expresión de las proteínas de la seda de araña, produjeron el gen de la seda de araña mediante síntesis química, y luego lo insertaron en un vector de expresión para la bacteria Escherichia coli. Inicialmente, la bacteria se negó a la tarea desafiante de producir la proteína de la seda debido a las características únicas de la proteína, como su gran tamaño (285 kDa), la naturaleza repetitiva de la estructura de la proteína, y la abundancia parcial del aminoácido glicina. Para superar las dificultades utilizaron los sistemas de ingeniería metabólica aumentando los componentes principales de la síntesis de proteínas de la seda de araña. Mediante esta novedosa metodología lograron producir esta proteína, la mayor que jamás se haya expresado heterólogamente en esta bacteria.

Pero esto era sólo el primer paso. El equipo cultivó las células en alta densidad para la producción masiva de la proteína recombinante de la seda de araña. Entonces, el equipo desarrolló una forma simple y fácil de procesar  hasta la purificación de la proteína recombinante. La proteína purificada de la seda de araña puede ser hilado hasta obtener hermosas fibras. Estas fueron comparadas con fibras sintéticas en sus propiedades mecánicas en los tres parámetros críticos que representan la fuerza mecánica de una fibra, la extensibilidad y la rigidez.

“Hemos ofrecido una plataforma completa para la producción masiva de seda de araña nativa. Esta plataforma nos permitirá tener mejores aplicaciones industriales y biomédicas para la seda de araña. Por otra parte, muchos otros biomateriales parecidos a la seda, como la elastina, el colágeno, el lino, la resilina y otras proteínas que tienen características similares a la proteína de la seda de araña podrían obetenerse exitosamente mediante esta metodología.

Referencia

Xiao-Xia Xia, Zhi-Gang Qian, Chang Seok Ki, Young Hwan Park, David L. Kaplan, and Sang Yup Lee. Native-sized recombinant spider silk protein produced in metabolically engineered Escherichia coli results in a strong fiber. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2010; DOI: 10.1073/pnas.1003366107

Artículo escrito por:

- quién ha escrito 581 artículos en bioBlogia.

Francisco P. Chávez Profesor Asistente, Laboratorio de Microbiología Molecular y Biotecnología Departamento de Biología Facultad de Ciencias Universidad de Chile

Contactar al autor

Enviar respuesta

advert

bioBlogia

Francisco P. Chávez Ph.D
Departamento de Biología
Facultad de Ciencias
Universidad de Chile
microbioblogia [at] gmail.com
http://about.me/bioBlogia

Subscripción bioBlogia