Spindlar använder koldioxid för att göra tråd

Spindeltråd är ett av naturens mest imponerande material, det är väldigt starkt och samtidigt lätt och biologiskt nedbrytbart. Forskare vid Karolinska Institutet och Sveriges lantbruksuniversitet har nu upptäckt nya mekanismer för hur spindlar tillverkar sin tråd – rön som kommer att göra det möjligt att tillverka konstgjord spindeltråd för användning inom medicin och bioteknik.

Arbetet är multidisciplinärt och har utförts av Anna Rising och Jan Johansson vid SLU och KI, tillsammans med kollegor i Lettland, Kina, USA och Sverige. Resultaten har just publicerats i tidskriften PLoS Biology.

Forskargruppen visade först att pH-gradienten i spindelns spinnkörtel är väldigt brant och att det är tio gånger surare där tråden bildas än man tidigare trott. Vidare upptäckte man att enzymet karbanhydras – som omvandlar bikarbonat till koldioxid – finns i stora mängder i spinnkörtelns vägg och är nödvändigt för att pH-gradienten ska upprätthållas.

Gruppen gick sedan vidare och visade i detalj hur surt pH och koldioxid påverkar de proteiner (spidroiner) som bildar spindeltråd. Detta visade helt oväntade nya mekanismer – en del av spidroinerna blir mycket stabilare vid surt pH, medan en annan del blir instabilare och bildar klumpar som liknar de som bildas vid Alzheimers sjukdom. Slutligen visade forskarna att koldioxid som bildas i spindelns körtel kan hjälpa till att luckra upp spidroinerna, vilket är en mekanism som aldrig visats för något protein tidigare.

De nya rönen visar hur spindlarna använder pH-förändring och koldixoid för att påverka spidroinerna inom ett väl avgränsat område i körteln, och detta förklarar hur tråden kan bildas väldigt snabbt och på ett bestämt ställe i körtelns utförsgång. Forskarna ska nu försöka härma spindlarnas ingenjörskonst för att konstruera spinnanordningar baserade på naturens eget sätt att göra spindeltråd.