Et skridt nærmere skudsikker vest af edderkoppe-spind

Edderkoppens silke er fem gange stærkere end stål og tre gange hårdere end kevlar.

Derfor har det længe været en drøm at udnytte edderkoppens silke til eksempelvis at kunne lave skudsikre veste eller wirer, der vil være deres nuværende modstykker overlegen.

Den drøm har danske forskere nu bragt et stort skridt tættere.

Forskere fra Aarhus Universitet har i et samarbejde med kinesiske forskere kortlagt fløjlsedderkoppens genom.

Det gør det nu muligt at identificere alle de gener, der skal til for at lave proteinerne i edderkoppesilke.

Generne kan i fremtiden indsættes i for eksempel bakterier, der kan masseproducere de eftertragtede silkeproteiner, som efterfølgende kan laves til skudsikre veste eller wirer.

Edderkoppesilke har også antibakteriel virkning, så det vil også være muligt at bruge det til at lave superplastre eller kunstige sener til mennesker.

Forsker: Stort fremskridt

I deres studie viser forskerne fra Aarhus Universitet, hvordan edderkoppens genom ser ud, og hvordan genomet er blevet brugt til at identificere de proteiner, der indgår i edderkoppens silke eller gift.

»Genomet gør arbejdet meget lettere for edderkoppeforskere. Førhen var det svært at identificere de proteiner, der indgår i edderkoppens silke eller gift. Men med det fulde genom ved vi nu, hvordan disse proteiners sekvenser ser ud, og det er et stort fremskridt,« fortæller en af de to førsteforfattere på studiet, ph.d. og forsker Kristian Sanggaard fra Institut for Molekylærbiologi og Genetik ved Aarhus Universitet.

Studiet er netop offentliggjort i det videnskabelige tidsskrift Nature Communications.

Identificerede 27.000 gener

Problemet for gift- eller silkeforskere har hidtil været, at de ikke har haft nogen referencedatabase at matche deres resultater op imod.

Derfor har de ofte stået med nogle silkeproteiner eller giftproteiner, de ikke har kunnet finde ud af, hvad var.

Men med det fuldstændige genom som referencedatabase kan forskerne nu sammenligne deres fund op imod de 27.000 gener, som man nu har fundet i edderkoppens genom.

Ved at kende til gensekvensen kan forskerne regne ud, hvilke proteiner generne koder for, og hvor meget proteinerne vejer.

På den måde kan forskerne analysere edderkoppeproteinerne og matche deres vægt mod de teoretiske proteiners vægt og på den måde finde ud af, hvilke gener i edderkoppens genom, der koder for proteinerne.

»Ved at identificere edderkoppeproteiner, som er kodet af forudsagte gener, viser vi, at vores gen-forudsigelser er korrekte. Det er med til at styrke dataene i referencedatabasen,« forklarer Kristian Sanggaard.

Finder proteinerne i edderkoppespind

Foruden kortlægningen af genomet har forskerne også påvist, at det kan bruges til at finde ud af mere om strukturen og funktionen af forskellige af edderkoppens proteiner.

Det har de gjort ved blandt andet at identificere alle proteinerne, der er til stede i edderkoppens spind og gift.

Der findes i alt 18 silkegener i fløjlsedderkoppen, og kombinationen af de forskellige silkeproteiner giver forskellige typer silke.

Edderkoppen bruger således én type silke med en specifik kombination af silkegener til at lave edderkoppespindet, mens den bruger andre kombinationer til at lave ægsække, silke til at pakke byttedyr ind i og silke, som den fæstner på en gren, så den kan springe for livet, hvis den føler sig truet.

»Vi ved nu, hvilke proteinkombinationer der giver de forskellige silketyper, hvordan disse proteiner ser ud, og hvilke gener, der koder for dem. Generne kan man fremover sætte ind i bakterier eller i en anden organisme for at få dem til at masseproducere silken. Det er kun muligt, hvis man har hele gensekvensen, og det har vi nu,« fortæller den anden førsteforfatter på studiet, postdoc Jesper Bechsgaard fra Institut for Bioscience ved Aarhus Universitet.

Jesper Bechsgaard fortæller dog også, at det ikke er et forskningsområde, som forskerne på Aarhus Universitet selv arbejder med.

Gift skal aktiveres

Undersøgelsen af edderkoppens gift kastede også helt ny viden af sig.

I kortlægningen af samtlige proteiner og enzymer, der udgør edderkoppens gift, fandt forskerne ud af, at nogle af dem er såkaldte proteaser, der er beregnet til at klippe andre proteiner i stykker.

Men da forskerne brugte det nye genom til at sammenligne generne for edderkoppens proteaser med andre kendte proteaser, fandt de ud af, at proteaserne formentlig ikke var beregnet til at nedbryde proteiner i byttedyret, som ellers har været den gældende teori.

I stedet tror Kristian Sanggaard, at proteaserne er beregnet til at aktivere giften.

»Edderkoppens gift skal aktiveres, før den bliver potent. Vi tror, at disse proteaser i giften er beregnet til at klippe i nogle større proteiner for at ende op med de små proteinstumper, der gør giften giftig. Det kan for eksempel forklare, hvorfor de ser ud til at være så specifikke i deres mål. Var de beregnet til at nedbryde proteiner i et byttedyr, ville de sandsynligvis være mere uspecifikke,« forklarer Kristian Sanggaard.

Fået hjælp af verdens førende

I forskningen har de danske forskere fået assistance fra kinesiske forskere fra Beijing Genomics Institute, der er blandt verdens førende, når det gælder genomsekventering.

Her har forskerne skåret fløjlsedderkoppens genom i små stykker af 100 basepar (DNA’ets byggesten), som de har sekventeret individuelt.

Efterfølgende har forskerne sat de mange tusinde genomstykker sammen som et stort genompuslespil, hvor de forskellige stykker overlapper hinanden.

Da mange områder i genomet har gentagende sekvenser af basepar, hvor antallet af gentagelser ikke umiddelbart kan afgøres, har forskerne også brugt en anden teknik, hvor de har taget endnu større DNA-sekvenser og analyseret 100 baser i hver ende.

Derved kan de finde ud af, hvor i det samlede puslespil de store sekvenser sidder, og hvor langt – og dermed hvor mange gentagende sekvenser – der er imellem de sekventerede ender.