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理研・京大・慶大、クモの牽引糸の階層構造を人工的に再現

発表日:2020年11月5日

クモ糸の階層構造を初めて再現

-シルクタンパク質の液液相分離による階層構造形成-

理化学研究所(理研)環境資源科学研究センターバイオ高分子研究チームのアンドレス・アリ・マライ研究員、沼田圭司チームリーダー(京都大学大学院工学系研究科教授)、慶應義塾大学先端生命科学研究所の荒川和晴准教授らの共同研究グループ(※)は、クモの牽引糸[1]の階層構造[2]を人工的に再現することに初めて成功しました。

本研究成果は、天然のクモ糸と同様の構造と物性を示す糸を人工的に合成する技術開発の糸口になると期待できます。

クモの牽引糸は、その軽量かつ強靭な物性から、高強度構造材料など幅広い分野への応用が期待されていますが、その紡糸機構はまだ明らかになっていません。

今回、共同研究グループは、クモの牽引糸を構成するシルクタンパク質[3]の分子機構を明らかにし、シルクタンパク質が「液液相分離[4]」という挙動を経由し、網目状の微小な繊維(マイクロフィブリル)を形成することを示しました。さらに、マイクロフィブリルにせん断応力[5]を加えることで、マイクロフィブリルが束状に集まった牽引糸と同様の階層構造を再現することに成功しました。

本研究は、オンライン科学雑誌『Science Advances』(11月4日付:日本時間11月5日)に掲載されます。

*参考画像は添付の関連資料を参照

※共同研究グループ

 理化学研究所 環境資源科学研究センター

  バイオ高分子研究チーム

   研究員 アンドレス・アリ・マライ(Andres Ali Malay)

   チームリーダー 沼田 圭司(ぬまた けいじ)(京都大学大学院 工学系研究科 教授)

  生命分子解析ユニット

   研究員 鈴木 健裕(すずき たけひろ)

 慶應義塾大学先端生命科学研究所

  准教授 荒川 和晴(あらかわ かずはる)

  特任講師 河野 暢明(こうの のぶあき)

■研究支援

本研究は、科学技術振興機構(JST)戦略的創造研究推進事業 ERATO「沼田オルガネラ反応クラスタープロジェクト(研究総括:沼田圭司)」による支援を受けて行われました。

*以下は添付リリースを参照

リリース本文中の「関連資料」は、こちらのURLからご覧ください。

参考画像

https://release.nikkei.co.jp/attach_file/0542768_01.jpg

添付リリース

https://release.nikkei.co.jp/attach_file/0542768_02.pdf

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