Cientistas fazem bactérias produzir seda como a das aranhas

Com alteração genética em uma bactéria fotossintética marinha, pesquisadores japoneses abrem o caminho para a criação de biofábricas de seda sustentáveis

Aranha tecedeira de seda: o trabalho agora também pode ser feito por bactérias. Crédito: Charles J Sharp/Wikimedia

As aranhas produzem fios surpreendentemente fortes e leves, chamados linhas de arrasto, feitas a partir de proteínas da seda. Embora elas possam ser usadas ​​para fabricar uma série de materiais úteis, é difícil obter o suficiente da proteína. O motivo é simples: apenas uma pequena quantidade pode ser produzida por uma única minúscula aranha.

Em um estudo publicado na revista “Communications Biology”, uma equipe liderada por Keiji Numata no Centro de Ciência de Recursos Sustentáveis ​​(CSRS) do Instituto Riken, do Japão, informou que conseguiu produzir a seda de aranha usando bactérias fotossintéticas. Esse estudo pode iniciar uma era na qual biofábricas fotossintéticas produzem de maneira estável a maior parte da seda de aranha.

Além de serem resistentes e leves, as sedas derivadas de espécies de artrópodes são biodegradáveis ​​e biocompatíveis. Em particular, a seda de aranha é ultraleve e resistente ao aço.

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“A seda de aranha tem o potencial de ser usada na fabricação de materiais duráveis ​​e de alto desempenho, como roupas resistentes a rasgos, peças de automóveis e componentes aeroespaciais”, disse Choon Pin Foong, que conduziu esse estudo. “Sua biocompatibilidade a torna segura para uso em aplicações biomédicas, como sistemas de administração de medicamentos, dispositivos de implantes e andaimes para engenharia de tecidos.”

Alteração genética

Como apenas uma quantidade mínima pode ser obtida de uma aranha e como é difícil criar um grande número de aranhas, foram feitas tentativas para produzir seda artificial de aranha em uma variedade de espécies.

A equipe do CSRS se concentrou na bactéria fotossintética marinha Rhodovulum sulfidophilum. Essa bactéria é ideal para o estabelecimento de uma biofábrica sustentável, porque cresce na água do mar, requer dióxido de carbono e nitrogênio, presentes na atmosfera, e utiliza energia solar, abundante e inesgotável.

Os pesquisadores modificaram geneticamente a bactéria para produzir a proteína MaSp1. Trata-se do principal componente da linha de arrasto da aranha Nephila, que, acredita-se, desempenha um papel importante na resistência da seda da aranha. A otimização da sequência genética que eles inseriram no genoma da bactéria maximizou a quantidade de seda que poderia ser produzida.

Os cientistas também descobriram que uma receita simples – água do mar artificial, bicarbonato de sódio, gás nitrogênio, extrato de levedura e irradiação com luz infravermelha – permite que a R. sulfidophilum cresça bem e produza a proteína da seda com eficiência. Outras observações confirmaram que a superfície e as estruturas internas das fibras produzidas nas bactérias eram muito semelhantes às produzidas naturalmente pelas aranhas.

“Nosso estudo atual mostra a prova de conceito inicial para a produção de seda de aranha em bactérias fotossintéticas. Agora, estamos trabalhando para produzir em massa proteínas de linha de seda de aranha com pesos moleculares mais altos em nosso sistema fotossintético”, disse Numata.

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