[スポンサーリンク]

一般的な話題

カイコが紡ぐクモの糸

[スポンサーリンク]

絹と言えばシルクのとしてもおなじみですが、絹糸は手術の縫合糸など他にもいろいろな場面で使われています。通気や透湿に優れ、肌とよくなじむことに加えて、細さの割に優れた強靭さが、絹糸の特徴です。

このように、ただでさえ十分な魅力を持った繊維である絹糸ですが、これを凌駕する新材料、クモの糸について、画期的な手法が開発[1]されたため、ここに紹介します。

しなやかで強靭なクモの糸

クモの糸は、クモの生活を支える命綱であり、きわだった機械特性を持ちます[2]。クモの糸を束ねて作った直径3ミリメートルのひもで、体重66キログラムのヒトをぶらさげることができると言いますから、ずいぶんタフな素材です。芥川龍之介蜘蛛の糸』に登場するカンダタが、もしこのことを聞いたら、きっと悔しがることでしょう。

強さだけではなく、クモの糸はしなやかさをあわせ持つ驚くべき素材です。強度の高い鉄鋼を使ってバイオリンは作れませんが、クモの糸を弦にしたバイオリンが試しに作られたことがあります。通常のガット弦の場合よりも、クモの糸を弦にしたバイオリンは、柔らかな音を奏でたそうです。

カイコの糸も、クモの糸も、アミノ酸配列が互いに似通ったフィブロインと呼ばれるタンパク質が、いくつもいくつもより合わさってできています。フィブロインタンパク質のアミノ酸配列は、グリシン・アラニン・セリンなど側鎖の小さいアミノ酸が8割以上を占めます。サイズの小さいアミノ酸が並ぶことで、よりあわさったフィブロインタンパク質は、結晶のような性質を持ちます。しなやかさだけではない強度の秘訣は、ここにあるとされます。

GREEN0142.png

材料の観点から、とても興味深いクモの糸ですが、案の定なかなか大量生産には向きません。クモを密集して育てようとすれば、お互いに共喰いしてしまいます。桑の葉を食べるカイコのように穏やかな気性を、クモは持ちません。クモの糸が魅力ある材料であっても応用が進まない理由はここにあります。

 

クモが育てられないならばカイコを育てればいい

クモからフィブロイン遺伝子をクローニングして、遺伝子導入の容易な大腸菌で発現させるという試みは、すでになされています[3]。大腸菌なので他にも遺伝子を導入して、代謝経路を改変し、フィブロインの原料となるアミノ酸を生合成しやすくすることも可能です[3]。しかし、進化の観点でクモから遠く離れ、まったく異なる生活をしてきた大腸菌だけあって、フィブロインタンパク質はバラバラで、カイコのように紡がれた状態では得られません。精製も面倒です。

そこで満を持してカイコの登場[1]です。クモのフィブロイン遺伝子を、カイコに導入します。

ショウジョウバエほどではありませんが、カイコは分子遺伝学的な研究がよく進んだ昆虫[4]であり、遺伝子導入技術も整備されています。大腸菌と異なり、カイコは、まゆを作るため、フィブロインを蓄える絹糸腺があります。のりの役割を持つセリシンタンパク質をはじめ、糸状にするために必要な物質も、しっかりこの器官にあります。

GREEN0143.PNG

遺伝子導入は期待通りに成功。上手くいっているかレポートするために入れ込んだ緑色蛍光タンパク質の輝きも確認されました。そして、カイコが紡いだクモの糸の機械特性を調べたところ、従来の絹糸よりも格段に強靭さが増していました。

新しい機能材料として、クモの糸が流通する日も近いかもしれません。

 

参考論文

[1] “Silkworms transformed with chimeric silkworm/spider silk genes spin composite silk ?bers with improved mechanical properties.” Florence Teule et al. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2012  DOI: 10.1073/pnas.1109420109

[2] “Spider silk as mechanical lifeline” Shigeyoshi Osaki Nature 1996  DOI: 10.1038/384419a0

[3] “Native-sized recombinant spider silk protein produced in metabolically engineered Escherichia coli results in a strong fiber” Xiao-Xia Xia et al. Proc. Natl, Acad. Sci. USA 2010  DOI: 10.1073/pnas.1003366107

[4] “Genome-wide identification of cuticular protein genes in the silkworm, Bombyx mori” Ryo Futahashi et al. Insect Biochem. Mol. Biol. 2008  DOI: 10.1016/j.ibmb.2008.05.007

 

関連書籍

 

Green

Green

投稿者の記事一覧

静岡で化学を教えています。よろしくお願いします。

関連記事

  1. 【味の素ファインテクノ】新卒採用情報(2022卒)
  2. 静電相互作用を駆動力とする典型元素触媒
  3. ケムステが化学コミュニケーション賞2012を受賞しました
  4. ルテニウム触媒によるC-C結合活性化を介した水素移動付加環化型カ…
  5. 【チャンスは春だけ】フランスの博士課程に応募しよう!【給与付き】…
  6. 特許にまつわる初歩的なあれこれ その1
  7. 有機の王冠
  8. Reaxys Prize 2011募集中!

コメント、感想はこちらへ

注目情報

ピックアップ記事

  1. 野依さん講演を高速無線LAN中継、神鋼が実験
  2. 製薬業界の現状
  3. 学会会場でiPadを活用する①~手書きの講演ノートを取ろう!~
  4. 活性二酸化マンガン Activated Manganese Dioxide (MnO2)
  5. 新しい芳香族トリフルオロメチル化試薬
  6. 奇妙奇天烈!植物共生菌から「8の字」型の環を持つ謎の糖が発見
  7. 布施 新一郎 Shinichiro Fuse
  8. 5社とも増収 経常利益は過去最高
  9. ボイヤー・シュミット・オーブ転位 Boyer-Schmidt-Aube Rearrangement
  10. 有機テルル媒介リビングラジカル重合 Organotellurium-mediated Living Radical Polymerization (TERP)

関連商品

ケムステYoutube

ケムステSlack

注目情報

注目情報

最新記事

有機合成化学協会誌2021年4月号:共有結合・ゲル化剤・Hoveyda-Grubbs型錯体・糸状菌ジテルペノイドピロン・Teleocidin B

有機合成化学協会が発行する有機合成化学協会誌、2021年4月号がオンライン公開されました。新…

第144回―「CO2を捕捉する多孔性金属-有機構造体の開発」Myunghyun Paik Suh教授

第144回の化学者インタビューは、ミョンヒョン・パク・ソ教授です。韓国のソウル大学で化学を専攻し、有…

ガラス器具を見積もりできるシステム導入:旭製作所

化学実験に欠かせないガラス器具。自分の使いやすいようにカスタマイズしたいと思いませんか? 昔は大学に…

陰イオン認識化学センサーの静水圧制御に成功~高選択的な分子検出法を確立~

東京工業大学 理学院 化学系の木下 智和 大学院生、福原 学 准教授、立命館大学の前田 大光 教授ら…

第143回―「単分子エレクトロニクスと化学センサーの研究」Nongjian (NJ) Tao 教授

第143回の化学者インタビューは、ノンジャン・タオ教授です。アリゾナ州立大学バイオデザイン研究所バイ…

不溶性アリールハライドの固体クロスカップリング反応

第305回のスポットライトリサーチは、北海道大学大学院工学研究院 (伊藤研究室)・瀬尾 珠恵さんにお…

化学のためのPythonによるデータ解析・機械学習入門

hodaです。今回は筆者の勉強用に読んだ機械学習関連の書籍を紹介します。概要本書は、…

アカデミックから民間企業へ転職について考えてみる 第三回

カデミックから民間企業へ転職した場合、入社後にギャップを感じる人が少なからずいます。もちろん、どんな…

Chem-Station Twitter

PAGE TOP