Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy

Recommended Posts

Specjaliści z University of Notre Dame, University of Wyoming i Kraig Biocraft Laboratories wyhodowali transgeniczne jedwabniki (Bombyx mori), które przędą pajęczą nić. To badanie stanowi znaczący przełom w opracowywaniu lepszych włókien jedwabnych do zastosowań medycznych i niemedycznych – podkreśla Malcolm J. Fraser Junior.

Naturalne nici pajęcze mają szereg niezwykłych właściwości fizycznych, np. o wiele większą wytrzymałość na rozciąganie i elastyczność niż nici jedwabników. Przędzione przez zmodyfikowane genetycznie gąsienice sztuczne nici pajęcze są zaś bardzo podobne do oryginału.

Jedwabne włókna można wykorzystać w wielu dziedzinach, głównie w medycynie, m.in. jako delikatny materiał na szwy, w przyspieszających gojenie bandażach albo w roli rusztowania podczas odtwarzania ścięgien i wiązadeł. Nici pajęcze znacznie rozszerzyłyby zakres zastosowań. Warto tu wspomnieć choćby o ulepszonych poduszkach samochodowych, nowej generacji ubrań dla sportowców czy kamizelkach kuloodpornych.

Przed wyhodowaniem transgenicznych jedwabników w laboratoriach uzyskiwano jednak tylko niewielką ilość pajęczych nici. Jak łatwo się domyślić, były one drogie i nie dało się ich pozyskiwać w celach komercyjnych. Przedstawiciele firmy Kraig Biocraft uważali, że przy podejściu biotechnologicznym można by uzyskać włókna o znacznie szerszym wachlarzu właściwości, co więcej, dzięki wcześniejszemu "programowaniu" uzyskiwano by materiał idealny do wykonania konkretnego zadania, np. do aplikacji medycznych. Laboratoria nawiązały więc współpracę z Fraserem, który opatentował narzędzie genetyczne o nazwie piggyBac. Jest to rodzaj transpozonu, czyli sekwencji DNA przemieszczającej się na inną pozycję w genomie komórki dzięki procesowi zwanemu transpozycją.

Fraser, biochemik Randy Lewis i genetyk molekularny Don Jarvis, który specjalizuje się w wytwarzaniu białek przez owady, zmodyfikowali genetycznie jedwabniki morwowe, włączając w ich genom fragmenty DNA pobrane od pająków. Gdy zwierzęta zaczynają prząść swój kokon, składa się on ze specyficznej mieszaniny nici typowych dla B. mori i pająków. Nowa nić jest znacznie elastyczniejsza i wytrzymalsza od zwykłego oprzędu, zbliżając się pod tym względem do pajęczego oryginału. Zrobiliśmy też duży krok naprzód w inżynierii genetycznej tych zwierząt, dlatego pozyskanie dodatkowych zmodyfikowanych osobników jest łatwiejsze. To pozwoli nam szybciej ocenić skuteczność manipulacji genetycznych w kontynuowanym procesie produkcji wyspecjalizowanych włókien jedwabnych – podkreśla Fraser.

 

http://www.youtube.com/watch?v=WUFxdPVfG38

Share this post


Link to post
Share on other sites

I to jest prawdziwy postęp w genetyce, a nie "świecące w ultrafiolecie rybki" Wreszcie coś użytecznego na szerszą skalę. :) Brawo!

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now
Sign in to follow this  

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      Obunogi z gatunku Crassicorophium bonellii wytwarzają niewrażliwą na oddziaływania słonej wody, lepką nić, za pomocą której spajają ziarna piasku na norki. Na odnóżach skorupiaka znajdują się ujścia specjalnych gruczołów. Co ciekawe, zwierzę łączy techniki produkcji cementów wąsonogów i jedwabnych nici pająków.
      Jak tłumaczą autorzy artykułu, który ukazał się w piśmie Naturwissenschaften, włóknisty jedwab stanowi mieszaninę glikozaminoglikanów i białek. Wydzielina 2 typów gruczołów pokonuje przewód, który rozgałęzia się na szereg mniejszych. Wszystkie uchodzą do wspólnej komory o wrzecionowatym kształcie.
      Wg biologów, komora stanowi przechowalnię oraz rodzaj mieszalni obu rodzajów wydzieliny. Tutaj jedwab jest mechanicznie, a może i chemicznie zmieniany, by stać się włóknisty.
      Profesor Fritz Vollrath z Uniwersytetu Oksfordzkiego opowiada, że budując sobie schronienie, C. bonellii zlepia nicią piasek, glony, a nawet własne odchody. Naukowcy już wcześniej wiedzieli, że lepka substancja pochodzi z odnóży, ale dopiero teraz zorientowali się, że obunogi wyciągają ją w nić w podobny sposób jak pająki.
      Poza tym, że nić jest wodoodporna, niewiele wiadomo o jej właściwościach. Vollrath podejrzewa, że może być równie wytrzymała i elastyczna, co nić pajęcza. Ze względu na specyficzne środowisko, w którym jest wykorzystywana, musi jednak także mieć pewne unikatowe cechy.
      Zrozumienie sekretów tego typu materiałów pozwoliłoby opracować kleje wykorzystywane w wodzie morskiej czy metody zapobiegania porastaniu kadłubów statków.
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Samce czarnych wdów wychwytują wskazówki zapachowe świadczące o stopniu odżywienia samicy. Ponieważ robią to za pomocą stóp, wystarczy, że przejdą się po sieci potencjalnej wybranki. To sprawa życia i śmierci (dosłownie), gdyż po kopulacji dużo mniejszy samiec może stać się dla kochanki kaloryczną przekąską.
      Zespół prof. Jamesa Chadwicka Johnsona z Uniwersytetu Stanowego Arizony przeprowadził ciekawe eksperymenty, których wyniki opublikowano w piśmie Animal Behaviour. By mieć pewność, że samce spotkają dobrze odżywione samice, karmił te ostatnie podawanymi pęsetą świerszczami. Przytrzymywaliśmy świerszcze szczypczykami, by spoczywały na pajęczej sieci. Po jakimś czasie nadbiegała samica, która wystrzeliwała nić i omotywała owada. Pajęczyce dostawały jednego świerszcza na tydzień. Po mniej więcej 3 tygodniach były tak nasycone, że trzeba je było prawie zmuszać do jedzenia. Chcieliśmy jednak mieć pewność, że pochłonęły tyle świerszczy, ile się da. Druga grupa samic przeszła krótki post. Nie stanowiło to zagrożenia dla ich zdrowia, ale stały się "widocznie mniejsze".
      Po etapie manipulacji z samicami przyszła kolej na ich partnerów. Samce umieszczano na zwitkach nici z sieci samic z obu grup. Oczyszczono je z fragmentów ciał ofiar, by nie sugerować w ten sposób stopnia odżywienia właścicielki. Johnson opowiada, że przy ostatecznym spotkaniu obu płci oprócz zwykłego schematu zastosowano również zabieg zamiany samic: odżywione trafiły do sieci przymusowo odchudzanych pajęczyc i na odwrót.
      Po rekonesansie przeprowadzanym za pomocą stóp samiec zabierał się do żwawszego tańca godowego, kiedy wyczuł, że trafił do dobrze odżywionej samicy. Przed wspinaniem się na samicę samic spędza godzinę lub dwie na chodzeniu wokół i ciągnięciu oraz obstukiwaniu sieci. To jak pajęcze tai chi. Poruszając odnóżami, samiec stwarza unikatowy wzorzec drgań, który stanowi dla partnerki komunikat: "nie jestem ofiarą".
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Gąsienice jedwabników, które karmi się liśćmi morwy z dodatkiem fluorescencyjnych barwników, produkują nici o interesujących barwach, np. rażąco różowej.
      Doktorzy Natalia Tansil i Han Mingyong z Institute of Materials Research and Engineering (IMRE) w Singapurze podkreślają, że metoda jest tania i prosta. Obecnie trwają rozmowy z potencjalnymi partnerami przemysłowymi, dzięki którym w ciągu kilku lat proces powinno się łatwo przeskalować i skomercjalizować. Ponieważ barwnik trafia do rdzenia nici, kolory utrzymują się dłużej niż przy tradycyjnym farbowaniu. Poza tym nie zużywa się tyle wody, a i zanieczyszczenie środowiska jest znacznie mniejsze. By produkt trafił na rynek, trzeba jeszcze rozszerzyć gamę dostępnych kolorów i zadbać o powtarzalność, także w zakresie intensywności barw.
      Naukowcy widzą dla swojej dietetycznej metody również zastosowania na niwie medycyny. Czemu bowiem nie podawać żerującym gąsienicom Bombyx mori czegoś, co pozwoliłoby uzyskać nici, a następnie opatrunki ze związkami antybakteryjnymi, przeciwzapalnymi czy antykoagulantami? Badacze z Singapuru myślą też o gazach lub bandażach z substancjami działającymi jak czujniki.
      W przeszłości fluorescencyjne nici wytwarzały jedwabniki zmodyfikowane genetycznie. W 1999 r. BBC opublikowało np. artykuł o dokonaniach zespołu prof. Hajime Moriego z Instytutu Technologii w Kioto, światowej stolicy kimona. Japońskie jedwabniki wytwarzały świecącą zieloną nić, ale nie o kolor tu właściwie chodziło. Naukowcy chcieli ulepszyć właściwości nici. Założyli, że gdyby po wprowadzeniu genu pozwalającego na wzmocnienie oprzędu świecenie znikło, świadczyłoby to o skutecznym podstawieniu jednego genu drugim.
      Specjaliści z IMRE uzyskali niezmienione strukturalnie różowe, żółte czy pomarańczowe nici, które zaczynały świecić po potraktowaniu promieniami UV. Jedyną różnicą między proponowanym procesem a aktualnie stosowanymi metodami hodowli jest dodawanie barwnika do menu w ostatnich 4 dniach stadium larwalnego. Potem kolorowe kokony mogą już być zbierane i przetwarzane za pomocą zwykłych metod – opowiada rzecznik IMRE Eugene Low Ooi Meng.
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Badacze z Institut Laue-Langevin (ILL) ujawnili zaskakującą właściwość białek wchodzących w skład nici przędzionej przez jedwabniki. Okazuje się, że podczas rozcieńczania stają się one bardziej skoncentrowane (Soft Matter).
      Akademicy od dawna próbują zrozumieć, jak z nieuprzędzionych białek prekursorowych tworzy się włókno jedwabne. Z kilku powodów jest to jednak trudne zadanie. Po pierwsze, trzeba jakoś rozstrzygnąć problem z pozyskiwaniem wystarczających ilości oryginalnych próbek. Po drugie, istnieje niewiele technik pozwalających na badanie struktury cząsteczek biologicznych o tak dużych rozmiarach.
      Przeważnie białka są stabilne przy stężeniach ok. 1 mg/ml. W miarę gdy stężenie rośnie, rozpoczyna się agregacja (koagulacja). W przypadku białek prekursorowych jedwabnej nici naukowcy z Lund i Uniwersytetu Oksfordzkiego zaobserwowali niecodzienne zjawisko. Pierwotne ich stężenie w organizmie gąsienicy oscylowało wokół 400 mg/ml. Jak na to, aby białka pozostały stabilnie rozproszone w koloidzie, mamy do czynienia z niezwykle wysokimi stężeniami. Co dziwniejsze, gdy stężenie spadało, białka zaczynały się rozciągać i przepływać, ostatecznie gromadząc się w jednym miejscu. Spodziewaliśmy się czegoś odwrotnego – podkreśla dr Cedric Dicko.
      W pierwotnym stężeniu białka tworzą helikalną strukturę o kącie skrętu rzędu ok. 90 nm. Podczas rozcieńczania dochodzi do rozkręcenia aż do osiągnięcia rozmiarów 130 nm. Efekt osiągnięty w laboratorium przypominał rozwinięcie zgrabnego kłębka w bezładną plątaninę nici, w obrębie której dochodzi do tworzenia się supłów. Gąsienice potrafią jednak kontrolować proces, dlatego gdy zaczyna się rozplatanie spirali, powstają uporządkowane włókna jedwabne.
      Naukowcy mają nadzieję, że dzięki zdobytej właśnie wiedzy uda się uzyskać nić o pożądanych właściwościach mechanicznych. Poza tym mają pomysł, jak poradzić sobie z problemem białek z regenerowanej nici jedwabnej. Uzyskiwało się je przez rozłożenie włókien kokonu wysokimi stężeniami soli. Były one jednak mniejsze i miały gorszą jakość od oryginalnych białek prekursorowych. [Jak widać], stężenie wpływa na zachowanie białek, a więc na typ materiału, który można wyprodukować, wyjaśniając różne wyniki poszczególnych grup badawczych.
      Zespół posłużył się niskokątowym rozpraszaniem neutronowym (ang. small angle neutron scattering, SANS). Wg akademików, był to jedyny sposób na zdobycie danych nt. zachowania tych dużych cząsteczek w roztworze. Jest też inny plus związany z wykorzystaniem neutronów – ponieważ nie mają ładunku, nie powodują obserwowalnych szkód w próbkach biologicznych. Oznacza to, że próbki da się badać wielokrotnie [...] – podsumowuje dr Phil Calow z ILL.
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Pazurnice (Onychophora) to stary typ lądowych bezkręgowców, które wykazują cechy zarówno stawonogów, jak i pierścienic. Pierwsi przedstawiciele tych zwierząt pojawili się na Ziemi już w kambrze. Dr Victoria Haritos z Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation (CSIRO) poszukuje nowych klejów, dlatego zwróciła uwagę na krzepnące nici wytwarzane przez pazurnicę Euperipatoides rowelli. Łatwo odtworzyć ich skład, a zakres potencjalnych zastosowań jest ogromny, włączając w to choćby kleje medyczne.
      Bazując na podobieństwie wyglądu, można by się doszukiwać analogii między wydzieliną E. rowelli a nicią jedwabników. Okazuje się jednak, że obie substancje mają zgoła odmienną budowę. U jedwabników wydzielina gruczołów przędnych ma uporządkowany charakter, a kształt cząsteczki białka jest określany przez ułożenie aminokwasów. U pazurnic, przynajmniej na początku polowania, próżno szukać jakiejkolwiek strukturyzacji.
      Gęsty i niezwykle szybko tężejący płyn jest wystrzeliwany z otworów umieszczonych po bokach jamy gębowej. Z biegiem czasu staje się on coraz twardszy i twardszy, kompletnie unieruchamiając ofiarę – tłumaczy Haritos. Głównym składnikiem kleistej substancji jest woda (90%), a białko stanowi jedynie małą jej część, bo od 3 do 5%. Tak długo, jak białka są pokryte wodnym filmem, pozostają nieczynne chemicznie. Otoczka z wody pozwala całości zachować otwartą i przypadkową strukturę. To zapobiega wchodzeniu cząsteczek białka w interakcje. Kiedy jednak wydzielina zetknie się z ciałem zdobyczy, woda szybko odparowuje, umożliwiając zmieszanie białek i utworzenie wiązań chemicznych. Na nieszczęście przyszłego posiłku E. rowelli, proces odparowania jest katalizowany przez woskową wodoodporną powłokę oskórka.
  • Recently Browsing   0 members

    No registered users viewing this page.

×
×
  • Create New...