Разгадка тайны идеальной природной пружины

Учёные определили структуру белка, который придаёт человеческим тканям эластичные свойства. Это открытие может привести к разработке новых синтетических эластичных полимеров.

Исследователи из Манчестерского университета совместно с коллегами из Австралии и США использовали передовые методы, чтобы раскрыть структуру тропоэластина — основного компонента эластина.

Эластин позволяет тканям человека и других млекопитающих растягиваться, например, при расширении и сжатии лёгких во время дыхания или при сужении и расширении артерий в течение миллиарда ударов сердца.

Исследование, опубликованное в научном журнале PNAS (мартовский выпуск), показало, как эволюция превзошла инженерную мысль, создав молекулу с почти идеальной эластичностью, рассчитанной на всю жизнь.

"Все млекопитающие полагаются на эластин, который даёт их тканям способность растягиваться и возвращаться к исходной форме", — сказала исследователь доктор Клэр Балдок из Центра исследований клеточного матрикса Wellcome Trust Манчестерского университета. — "Этот высокий уровень физических характеристик, требуемый от эластина, значительно превосходит и переживает все созданные человеком эластичные материалы".

"Именно скоординированная сборка множества молекул тропоэластина в эластин придаёт тканям их растяжимые свойства, и эта изысканная сборка помогает формировать такие разные эластичные ткани, как артерия, лёгкое и кожа.

"Мы обнаружили, что тропоэластин — это изогнутая, похожая на пружину молекула с 'ножкой' для облегчения прикрепления к клеткам. Эксперименты по растяжению и расслаблению показали, что молекула обладает необычайной способностью растягиваться в восемь раз по сравнению с первоначальной длиной и затем возвращаться к своей исходной форме без потери энергии, что делает её почти идеальной пружиной".

Она добавила: "Эластичные материалы используются в самых разных областях: от одежды и транспортных средств до тканевой инженерии и даже космических путешествий. Поэтому понимание того, как структура тропоэластина создаёт его исключительные эластичные свойства, позволит разработать синтетические 'эластиноподобные' полимеры с потенциально широким спектром применения и преимуществ".

Инициатор и руководитель исследовательского проекта Тони Вайсс, профессор Школы молекулярной биологии Сиднейского университета, добавил:

"Тропоэластин — это крошечная белковая 'нанопружинка' в человеческом теле. Наши тела собирают эти нанопружинки, чтобы придать эластичность таким тканям, как кожа, кровеносные сосуды и лёгкие.

"Наше открытие — результат более чем десятилетнего международного сотрудничества. Наша научная команда охватывает Австралию, Великобританию, США и Европу. Необычайная способность тропоэластина растягиваться в восемь раз от первоначальной длины и затем возвращаться к исходной форме без потери энергии — это пример того, как природа показывает нам, как сделать идеальную нанопружину".