クモの糸は、非常に引き裂きに強く、弾力性が高いのが特徴です。天然産物のこれらの特性は、さまざまなタンパク質分子の複雑な分子構造によるものです。完成した糸は主に、安定した化学結合を介して結合されたタンパク質の長い鎖で構成されており、その極めて安定性の原因となっています。間にある非架橋部分により高い弾性が確保されます。ただし、紡糸口金内ではシルク成分は液体であり、タンパク質は高濃度で保管され、処理されるのを待っています。まず、チェーンが巻き取られ、互いに接近して配置されます。シルクの品質の決定的な要因は、鎖が互いに接続される時間です。一方で、個々の糸のネットワーク化された領域が互いに近づきすぎてはなりません。そうしないと、糸が互いに固まってしまう可能性があります。紡糸口金が詰まる。一方、タンパク質鎖の接続が遅すぎると、ネットワークが不安定になります。
ホルスト・ケスラーと協力した科学者たちは、核共鳴分光法を使用して、生成された各鎖の末端にある分子スイッチの構造と動作モードを特定しました。これにより、紡糸糸が適切なタイミングで適切に架橋されることが保証されます。紡糸口金では、これらのレギュレーターのうち 2 つが、2 本の鎖の架橋領域が互いに平行に配置できないように結合されています。 「これにより、ネットワーキングが事実上妨げられます」と Kessler 氏は報告します。チェーンが紡糸チャネルに輸送された後、変化した化学環境によりスイッチの特定の領域が不安定になり、チェーンが開く可能性があります。運河内に広がる強いせん断力により、タンパク質鎖は互いに平行に整列し、架橋領域は互いに隣り合います。蜘蛛の糸が生まれます。
人工クモの糸の将来の用途は多岐にわたります。クモの糸は人体に拒絶反応を起こさないため、手術の縫い糸として使用できる可能性がある。切断された神経はクモの糸を使って接続され、その糸に沿って再び一緒に成長する可能性があります。シルクは人工靱帯や腱にも使用できる可能性があります。天然素材のもう 1 つの用途としては、自動車分野向けの工業用繊維が考えられます。連邦教育研究省が実施する共同プロジェクトの一環として、科学者たちはすでに産業界のパートナーと協力して人工紡糸装置の開発に取り組んでいる。
