Τα κοφτερά «δόντια» των καλαμαριών που εντοπίζονται κάποιες φορές και στις βεντούζες τους είναι φτιαγμένα από ένα είδος πρωτεϊνών που ονομάζονται suckerins και τους προσδίδουν ελαστικότητα και αντοχή. Οι πρωτεΐνες αυτές μπορούν να αποτελέσουν ένα θαυμάσιο βιοϋλικό και τη βάση για την ανάπτυξη πολλών άλλων στο μέλλον, που μπορούν να έχουν πολλές βιοϊατρικές εφαρμογές! Επιστήμονες από το Τεχνολογικό Ινστιτούτο Nanyang Technological University (NTU) και το ινστιτούτο Βιοπληροφορικής A*STAR στην Σιγκαπούρη μελετούν τις ιδιότητες των πρωτεϊνών αυτών και μας τις παρουσιάζουν…
Η Akshita Kumar, μεταπτυχιακή φοιτήτρια στο NTU, παρουσίασε αυτές τις μέρες τα πρόσφατα αποτελέσματα της ομάδας στο 60ο ετήσιο διεθνές συνέδριο της Biophysical Society, στο Los Angeles. Οι suckerins αποτελούνται από δίκτυα β-πτυχωτών φύλλων τα οποία ευθύνονται για τη δύναμη των δοντιών των καλαμαριών. Οι ερευνητές ανακάλυψαν επιπλέον ότι τα πρωτεϊνικά αυτά δίκτυα είναι «θερμοπλαστικά» δηλαδή τήκονται όταν θερμανθούν και σκληραίνουν όταν ψυχθούν. Η ιδιότητα αυτή τις καθιστά ιδιαίτερα χρήσιμες ως βιοϋλικά καθώς μπορεί να επαναχρησιμοποιούνται όπως συμβαίνει με τα συνθετικά πολυμερή.
«Οι suckerins συνδυάζουν μοναδικές μηχανικές και βιοφυσικές ιδιότητες που φαίνεται να τις καθιστούν καταλληλότερες σε σχέση με άλλα πολυμερή» δηλώνει η Kumar. «Επίσης αποτελούν την απόδειξη ότι ένα τόσο ανθεκτικό βιοϋλικό μπορεί να είναι φτιαγμένο αποκλειστικά από πρωτεΐνες, χωρίς να χρειάζεται τη βοήθεια άλλου υλικού για υποστήριξη», τονίζει.
Προκειμένου να διερευνήσουν τη δομή των suckerins στο μοριακό επίπεδο οι επιστήμονες χρησιμοποίησαν ανασυνδυασμένα βακτήρια που εκφράζουν την πιο άφθονη suckerin, την Suckerin-19. Η πρωτεΐνη αυτή βρίσκεται στη στεφάνη των «δοντιών» του καλαμαριού του είδους Dosidicus gigas (jumbo squid) το οποίο έχει μήκος περίπου 1,5 μέτρο. Η ομάδα χρησιμοποίησε βιοφυσικές και βιοπληροφορικές τεχνικές 3D απεικόνισης για να αναπαραστήσει τη δομή της πρωτεΐνης.
jumbo squid, Dosidicus gigas
Παρόμοιες πρωτεΐνες εντοπίζονται και στις αράχνες, οι οποίες τις χρησιμοποιούν για να υφαίνουν τους ιστούς τους. Ωστόσο, όπως λέει η Kumar, οι πρωτεΐνες εκείνες έχουν πιο πολύπλοκη δομή και είναι πιο δύσκολο να τις «μιμηθούν» οι επιστήμονες στο εργαστήριο. Στον αντίποδα, οι suckerins έχουν μικρότερο μοριακό βάρος και δεδομένης της «θερμοπλαστικότητάς» που τις χαρακτηρίζει, είναι πιο εύκολο να παραχθούν στο εργαστήριο ανάλογα αυτών με φιλικό προς το περιβάλλον τρόπο, ώστε να χρησιμοποιηθούν ως βιοϋλικά.
Τα αποτελέσματα των μελετών της ομάδας έχουν δημοσιευθεί σε έγκριτα περιοδικά, όπως τα ACS Nano, Nature Communications, Nature Biotechnology και Advanced Materials. Αυτή την περίοδο η ομάδα στοχεύει στο να αναλύσει τη δομή και άλλων suckerins –συνολικά υπάρχουν 21- και ερευνά τα πιθανά βιοϋλικά που μπορούν να προκύψουν από τη χρήση των πρωτεΐνών αυτών –πχ δημιουργία ικριωμάτων πάνω στα οποία θα δομηθούν διάφοροι ιστοί, ίνες ή τεχνητοί σύνδεσμοι. «Προς το παρόν τέτοιες εφαρμογές είναι σε πολύ πρώιμο στάδιο και θα αργήσουν φυσικά πολύ να γίνουν διαθέσιμες στο εμπόριο, ωστόσο είναι σημαντικό να μελετάμε τις ιδιότητες των πρωτεϊνών suckerin καθώς έχουν ακόμα πολλά να προσφέρουν στη δημιουργία ανακυκλώσιμων βιοϋλικών στο μέλλον» μας λέει η Kumar.
