دانشمندان دانشگاه فني مونيخ توانسته اند اسرار بيشتري را درباره پروتئين هاي تار عنكبوت و مكانيزمي كه قدرت آن را شكل مي دهد، آشكار كنند. قدرت كششي تار عنكبوت پنج برابر بيشتر از فولاد بوده و حتي از بهترين بافت هاي تركيبي نيز نيرومندتر است. اين محققان به دنبال پاسخگويي به سوالاتي مانند چگونگي ذخيره نخستين پروتئين ها در غدد تار و تجمع آنها در مسير تنيدن در عرض چند ثانيه براي شكل دادن به تارهايي با اين ويژگي هاي خارق العاده و همچنين علت نيروي بالاي آنها توانسته اند گامي به سوي ساخت تار عنكبوت مصنوعي نزديك تر شوند. تارهاي عنكبوت از زنجيره هاي طولاني از توالي مكرر مولكول هاي پروتئين تشكيل مي شوند. اين پروتئين هاي ابريشمي در غدد ابريشمي به شكل بسيار متمركز براي زمان احتياج ذخيره مي شوند. اين زنجيره هاي طولاني با توالي مكرر مولكول هاي پروتئين در ابتدا منظم نبوده و نبايد در نزديكي هم قرار بگيرند. آنها تنها در مسير تنيدن بطور موازي در كنار هم قرار گرفته و تارهاي بلورين مرسوم را شكل مي دهند.
محققان براي كشف مكانيسم پشت انتقال مولكول هاي تار عنكبوت به شبكه هاي به هم پيوسته به بررسي عنكبوت هاي باغچه يي پرداختند. اين پژوهشگران پيش از اين توانستند عنصر تنظيم كننده يي را شناسايي كنند كه مسوول جمع آوري تار محكم از بخش هاي جداگانه است. اين عنصر پايانه حوزه C پروتئين ابريشم نام دارد. اين ماده از تشكيل تار در مجراي ابريشم به دليل غلظت زياد نمك آنها جلوگيري مي كند: اما در مسير تنيدن كه غلظت نمك كمتر بوده و نيروهاي مطلق فراوان هستند، اين حوزه، ناپايدار و چسبناك مي شود. اين امر منجر به روي هم افتادن زنجيره ها و شكل گيري يك تار محكم عنكبوت مي شود.
كشف اهميت اين پايانه حوزه C نسبتا كوچك در مقايسه با طول كلي تار ابريشمي بسيار ارزشمند بود و در مجله نيچر منتشر شد. اكنون همان گروه گام را فراتر گذاشته و توانسته اند سوي ديگر اين تار دراز موسوم به پايانه حوزه N را شناسايي كنند كه نقشي اساسي در طراحي تارهاي محكم با قدرت كششي بالادارد. اين محققان با بررسي راس انتهاي پروتئين هاي تار عنكبوت Latrodectus Hesperus دريافتند كه منشا پايانه N در غدد ابريشم به شكل رشته هايي وجود دارد. تنها در مسير تنيدن، جفت هاي سر به دم شكل مي گيرند. فرآيند كنار هم قرار گرفتن اين تارها با تغيير در ميزان pH و غلظت نمك بين غدد ابريشم و كانال تنيدن تنظيم مي شود. در غدد ابريشم، ميزان 7. 2 pH و غلظت بالاي نمك از تركيب نقطه منشا پايانه N جلوگيري مي كند. با اين حال در مسير تنيدن، محيط اسيدي شده و نمك حذف شده و در اين زمان نوك تارها به هم نزديك مي شوند.
در آخر يك فرآيند پيوند متقابل باعث محكم تر شدن و كشش نيرومندتر تارهاي عنكبوت مي شود. اين تارهاي بلوري كه ابتدا در پي باز شدن كنترل شده حوزه پايانه C به شكل اتصالات متقابل موازي در زنجيره هاي پروتئين شكل گرفته به حوزه پايانه N پروتئين ابريشم متصل مي شوند. به گفته دانشمندان تاكنون اين شكل پيوند متقابل موسوم به چندبنياني در پليمرهاي مصنوعي اجرا نشده است. يافته هاي جديد مي تواند مواد شيميايي را به مدلي براي ساخت مواد جديد با ويژگي هاي بهبود يافته ارايه دهد.
اين دانشمندان از شيوه رزونانس مغناطيسي هسته يي براي تحليل ساختار تار عنكبوت استفاده كردند. قطعات تار عنكبوت در شرايط مشابه اندام عنكبوت حل شده و در معرض تكانه هاي امواج راديويي در يك ميدان مغناطيسي بسيار قوي قرار گرفتند.
Twitter
Google
Yahoo
Delicious
بالاترین
دنباله
نسخه‌ی چاپی
ارسال اين مطلب به دوستان