クモの糸は厚さの点で鋼鉄よりも強く、しかも柔軟性に優れています。クモとその獲物の重量を簡単に支え、接着剤の分泌物を装備したり、昆虫や菌類に対する化学兵器を装備したりすることもできます。クモの巣も細菌の侵入をほとんど受けないようです。このユニークな特徴の組み合わせにより、クモの糸は人間にとっても魅力的な素材となっています。手術での縫合材料として、またインプラントのコーティングとしても使用できる可能性があります。研究によると、クモの糸タンパク質は免疫系の防御反応を引き起こさず、炎症のリスクも軽減することがわかっています。しかし、クモがどのようにして特注の万能物質を生成するのかを解明し、それを実験室で再現することは、それほど簡単ではありません。これまでのところ、研究者たちはほんの一握りのクモの糸タンパク質の設計図を解読することに成功しているだけだ。しかし、必要なシルクのバリエーションをすべて再現するには、それだけでは十分ではありません。
クモのゲノムの驚き
しかし今回、フィラデルフィアのペンシルバニア大学のベンジャミン・ボイトとその同僚は、初めてクモの全ゲノムの解読に成功した。これはクモの達人であるゴールデンクモ（ジョロウグモ）の場合だった。クラヴィペス）。彼女は、必要な機能に合わせて糸を調整できる大きなネットを製造しています。これを行うために、彼女は 28 種類の異なるクモの糸タンパク質 (いわゆるスピドロイン) を使用し、したがってこれまでにクモの巣から得られることが知られているすべてのタンパク質を使用します。研究者らの報告によると、カイコグモのゲノムは約 345 万塩基対で構成されており、現在その 94 パーセントの塩基配列が解読されています。彼らのモデルと追加の RNA 分析に基づいて、カイコグモには約 14,000 個のタンパク質をコードする遺伝子があると推定されています。その中で、研究者らは特にクモの糸タンパク質の設計図を検索した。
研究者らは、探していたものを見つけた。遺伝子の中から、科学者らは28個のスピドロイン遺伝子を特定した。その中には、これまで知られていた7種類のクモ糸タンパク質のどれにも当てはまらないものも含まれていると報告されている。彼らはまた、これらの遺伝子内で繰り返し出現する、それぞれに小さな変異を持つ少なくとも 400 の短い配列を発見しました。ボイトらは、これらがそれぞれのクモの糸タンパク質に特定の特性を与える設計図の一部であると疑っている。シルクに粘着性を与えるものもあれば、シルクにさらなる強度や柔軟性を与えるものもあります。研究者らの報告によれば、これらの遺伝子モチーフはモジュール式に組織化されているようでもあり、さまざまな遺伝子内で組み合わされてより大きな単位、いわゆるカセットやアンサンブルを形成している。彼らはまた、これまで想定されていたように、クモのさまざまな紡糸口金が決して特定の種類の糸の生産のみに特化しているわけではないことにも驚いた。
模倣品に関する情報
「私たちは非常に多くの驚くべきことを発見しました。新しいシルク遺伝子、タンパク質に強度、靭性、靱性、伸長性などの特性を与える DNA 配列、さらにはクモ腺ではなくクモの毒腺で生成されるクモの糸タンパク質さえも発見しました。 」とボイト氏は報告する。 「したがって、シルクの紡績生産は私たちが予想していたよりもはるかに複雑です。」クモの糸タンパク質の設計図に加えて、研究者らは液体のクモの糸から固体の糸への変換に関与していると考えられる649個の遺伝子も発見した。この重要なプロセスは、これまで技術者が実験室で部分的にしか再現できなかったシルク生産のステップの 1 つです。ゴールデン シルク スパイダーのゲノムから得られた新しい情報と遺伝的設計図により、クモの糸に基づく新素材の研究と生産が大幅に前進する可能性があります。 「これらの情報はすべて、クモの糸の並外れた特性を人工材料に変換するという私たちの試みに役立ちます」とボイト氏は言います。
