研究發(fā)現(xiàn)，蜘蛛絲的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)域中含有天然的甲硫氨酸。這種氨基酸使蛋白質(zhì)具有可塑性，能從基礎(chǔ)上增加蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)域之間的結(jié)合強度。

　　為什么蜘蛛絲要比其他大部分的生物材料都要強韌呢？維爾茨堡大學和美因茲大學的科學家通過合作，找到了這個問題的答案。研究發(fā)現(xiàn)，蜘蛛絲的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)域中含有天然的甲硫氨酸。這種氨基酸使蛋白質(zhì)具有可塑性，能從基礎(chǔ)上增加蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)域之間的結(jié)合強度。這一研究已發(fā)表在《自然通訊》期刊上。

　　維爾茨堡大學生物技術(shù)與生物物理系的講師HannesNeuweiler領(lǐng)導了這項實驗。他已經(jīng)研究蛛絲蛋白長達好幾年，更準確地說是研究這種分子的性能。Neuweiler說，“蜘蛛絲是自然界中最堅硬的材料之一。它的強度優(yōu)于如一些高科技纖維，如凱夫拉纖維或者碳纖維?！敝┲虢z特有的韌性與彈性，使得它在工業(yè)領(lǐng)域極具吸引力。無論是在航空、紡織業(yè)還是醫(yī)藥行業(yè)，這種材料都具有巨大的潛在應(yīng)用。

　　目前，合成的蜘蛛絲已進入了大規(guī)模的工業(yè)生產(chǎn)，能運用在各種產(chǎn)品中。但是，它并不具有和自然界中的蜘蛛絲一樣優(yōu)良的力學性能。維爾茨堡大學的研究者們獲得的一些新的發(fā)現(xiàn)，可能有助于彌補這些缺點。

　　Neuweiler表示，“我們發(fā)現(xiàn)蜘蛛能利用一種特定的甲硫氨酸，以前所未知的方式將蛛絲蛋白緊密連接在一起?！贝笞匀焕糜邢薜?0種不同的氨基酸構(gòu)建了所有的蛋白質(zhì)，而這些蛋白質(zhì)幾乎參與了生命體構(gòu)建的所有過程。在合成線性的氨基酸鏈之后，大部分的蛋白質(zhì)會被進一步折疊為高度有序的三維結(jié)構(gòu)。

　　天然氨基酸根據(jù)其側(cè)鏈的性質(zhì)，可以大致被分為兩類。其中，疏水側(cè)鏈在水中的溶解度很低。它們通常位于蛋白質(zhì)的核心并以穩(wěn)定的折疊狀態(tài)存在。親水型側(cè)鏈或者是水溶性側(cè)鏈往往存在于蛋白質(zhì)的表面，具有多種的功能。甲硫氨酸屬于疏水氨基酸類，但它在大多數(shù)的蛋白質(zhì)中都很罕見。Neuweiler說，“到目前為止，分子生物學家很少關(guān)注這種氨基酸。相比于其他的蛋白質(zhì)，研究人員都認為側(cè)鏈上的甲硫氨酸不具有重要功能?！?/p>

　　但是，這一觀念可能會被改變。與其他19種天然的氨基酸組成的側(cè)鏈相比，由甲硫氨酸構(gòu)成的側(cè)鏈具有非常高的靈活性。Neuweiler等人證明，蜘蛛能利用甲硫氨酸的這一特性，將大量的甲硫氨酸集中在蛛絲蛋白末端結(jié)構(gòu)域的核心區(qū)域中。而甲硫氨酸能將柔韌性傳遞給了整個結(jié)構(gòu)域，從而使結(jié)構(gòu)域具有延展性。

　　傳統(tǒng)上，蛋白質(zhì)被認為是剛體（運動中和受力后，形狀和大小不變，而且內(nèi)部各點的相對位置不變）。然而，最近更多研究開始強調(diào)蛋白質(zhì)動力學對蛋白質(zhì)功能的重要性。Neuweiler表示，“甲硫氨酸就像一把可塑形的鑰匙，能改變所在結(jié)構(gòu)域的結(jié)構(gòu)，使其與鎖相配對。因此，它能使蛛絲蛋白彼此之間緊密連接。”這種影響在本質(zhì)上提升了蛋白質(zhì)末端結(jié)構(gòu)域之間的黏連強度。由蛋白質(zhì)疏水核中的甲硫氨酸建立的這種延伸結(jié)構(gòu)，能夠顯著地改善蛋白質(zhì)的功能。

　　Neuweiler等人正在進行一些相關(guān)基礎(chǔ)實驗。其中一名研究人員說：“我們的研究旨在通過理解蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)、蛋白質(zhì)動力學與蛋白質(zhì)功能的關(guān)系，做出一些基礎(chǔ)性的發(fā)現(xiàn)?！迸c此同時，他期望這些新的發(fā)現(xiàn)能對設(shè)計與開發(fā)新蛋白質(zhì)領(lǐng)域以及材料科學領(lǐng)域產(chǎn)生影響。

　　他還表示，在蛋白質(zhì)的核心區(qū)域加入甲硫氨酸，能改善蛋白質(zhì)的功能或者創(chuàng)造出新的蛋白質(zhì)功能。在Neuweiler看來，通過人工個改變絲蛋白結(jié)構(gòu)域的甲硫氨酸含量，將能控制合成材料的力學性能。

　　他們計劃進行一項對比實驗，評價在其他種類的蜘蛛和蜘蛛不同絲腺產(chǎn)生的蛛絲蛋白中甲硫氨酸的作用。此外，他們想在來自其他生物體的蛋白質(zhì)中加入甲硫氨酸，以改善或提高這些蛋白質(zhì)的功能。