Зубастые присоски
Щупальца головоногих моллюсков устроены сложно и выполняют несколько функций. В частности, у кальмаров на присосках имеются и крючья для удерживания добычи, и зубцы. Причем зубцы весьма прочные, способные оставлять шрамы на теле добычи. Однако сделаны они только из белков — никаких упрочняющих минералов или полисахаридов в их составе нет. Что же обеспечивает их прочность? Ответ искали сингапурские материаловеды из Наньянского технологического университета во главе с Али Мисерезом.
Есть три способа придания прочности полимерам. Первый — перепутать их цепочки, как в термопластичных полимерах вроде полиэтилена. Второй — навсегда сшить цепочки ковалентными связями, как в термореактивных полимерах вроде резины. Третий — создать композит из полимера и твердых частиц, например минерала. По сути, кальмары применили именно третий способ. Только твердые образования, упрочняющие зубцы на их щупальцах, тоже имеют белковую природу.
Исследовали обнаружили, что зубцы присосок содержат 38 однотипных белков — сукеринов (от английского «присоска» — sucker). Эти белки создают структуру, в которой аморфные участки из длинных цепей чередуются с наночастицами из бета-листов. Образующие их участки молекул сукеринов имеют примерно ту же конфигурацию, что и белки паутины, — это указывает на их древнейшее происхождение. Бета-листы сами по себе прочны и придают жесткость зубцам.
Это открытие весьма обнадежило исследователей. Ведь коль скоро тут не участвуют ковалентные связи, значит, такой белковый материал способен вести себя как термопластичный полимер, который удобно обрабатывать и перерабатывать. Значит, у материаловедов может появиться новый класс материалов — жесткие белковые структуры. Остается только научить бактерий синтезировать сукерины в нужном количестве.
«ACS Nano», 2014, 8, 7, 7170; doi: 10.1021/nn502149u