Entre los personajes de Marvel, Spider-man ha sido el personaje más popular durante el tiempo más largo de su historia. La superpotencia más atractiva de Spider-man es que dispara telas de araña adhesivas para aferrarse a las paredes o volar entre edificios.¿Su tela de araña también es poderosa bajo el agua? La respuesta es no. Debido a que las telarañas se disuelven en el agua y ya no muestran una fuerte adhesión. Sin embargo, los mejillones son capaces de una fuerte adhesión bajo el agua. Ni siquiera se ve afectado por fuertes olas o tormentas.Cuando un mejillón se extrae de una roca por la fuerza, la superficie de la roca también se rasga. Así de fuerte es su adhesión. Los mejillones producen fibras resistentes llamadas byssus para adherirse a la superficie de una roca y las proteínas adhesivas se secretan cuando los mejillones hacen byssus.
Hyung Joon Cha, profesor del Departamento de Ingeniería Química POSTECH y su equipo de investigación de Jeong Woo Han Prof. y Mincheol Shin colaboraron con Nak-kyoon Kim del Instituto de Ciencia y Tecnología de Corea para estudiar proteínas adhesivas en un mejillón.proteínas adhesivas secretadas por mejillones y confirmaron dos moléculas, Dopa y Lisina, que tienen una fuerte adhesión incluso bajo el agua. Además, descubrieron que estas moléculas tienen un efecto sinérgico sobre las adherencias de mejillones en diversas condiciones. Sus hallazgos dieron un paso más al revelar el secreto del aguaadhesión del mejillón.
Antes de sus hallazgos, los investigadores prestaron atención a una molécula, Dopa. La forma de Dopa se ha imitado para hacer adhesivos subacuáticos. Pero, ha habido una limitación para hacer adhesivos subacuáticos tan fuertes como los adhesivos naturales de mejillones porque ha sido un desafíopara equilibrar la adhesión de la superficie, que es la atracción entre la superficie y los adhesivos, y la cohesión de las moléculas adhesivas.
A diferencia de los estudios convencionales, el grupo de investigación de Cha reconoció un papel importante de otra molécula llamada Lisina en la adhesión submarina de mejillones. La proteína adhesiva interfacial, fp-3F, se encuentra en la superficie de los mejillones y contiene una gran cantidad de Dopa, quehace posible la adhesión bajo el agua y la Lisina, que tiene una carga eléctrica positiva. El equipo de investigación conjunta observó la distribución de estas moléculas en la proteína y descubrió un hecho interesante de que estas moléculas estaban unidas o separadas entre sí en una ubicación específica.
Basado en la secuencia de una proteína adhesiva interfacial, sintetizaron tres péptidos simples con cada distancia diferente entre Dopa y Lisina. Al probar estos péptidos modelo, descubrieron que la distancia entre Dopa y Lisina afectaba su sinergia sobre la adhesión y cohesión de la superficie de manera diferente.
En primer lugar, cuando estas dos moléculas estaban adyacentes entre sí, la adhesión de la superficie del péptido aumentó considerablemente. El equipo confirmó que la lisina mejoró la adhesión de la superficie bajo el agua al atraer moléculas de agua, lo que interrumpió la adhesión bajo el agua, en la superficie y las moléculas de agua alrededorDopa.
Luego, notaron que la cohesión mediada por el ión férrico Fe3 + disminuyó a diferencia de la adhesión superficial cuando Lisina estaba flanqueada a Dopa. Explicaron que esto se debía a que la lisina interrumpió el ión férrico, un mediador para la cohesión, al acercarse a Dopa eléctrica y estructuralmente.
Mediante técnicas de biología molecular, sintetizaron dos proteínas diferentes con secuencias artificiales y las compararon con proteínas con secuencia natural para aplicar el mismo mecanismo en las proteínas adhesivas interfaciales de un mejillón. Como resultado, verificaron que se obtuviera el mismo resultado en las proteínascon secuencias artificiales.
El profesor Cha dijo: "Descubrimos la sinergia de dos moléculas, Dopa y Lisina, que se sabe que juegan un papel importante en la adhesión bajo el agua. Con este logro, esperamos ver nuevos bioadhesivos bajo el agua en otro nivel". Además, esta investigación explicó cómoLas proteínas adhesivas de un mejillón están diseñadas y podrían iluminar futuros estudios de otras proteínas adhesivas en la naturaleza.
Su logro de investigación ha sido publicado recientemente en Revista de coloides y ciencia de la interfaz , la revista más importante del mundo en el campo de la ciencia de la interfaz. La investigación fue apoyada por el Programa de Investigación de Ciencia Básica a través de la Fundación Nacional de Investigación de Corea.
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Materiales proporcionado por Universidad de Ciencia y Tecnología de Pohang POSTECH . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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