Örümcek İpeği Sırrı: Silk Neredeyse Kırılmaz

Araştırmacılar, örümcek ipeğinin efsanevi dayanımının arkasındaki “örümcek ipeği” sırrını moleküler ölçekte çözdü. King’s College London ve San Diego State University ekibi, proteinleri bir arada tutan küçük etkileşimlerin, sıvı hâlden inanılmaz sağlam liflere dönüşümde doğal bir “yapıştırıcı” gibi çalıştığını gösterdi.

Örümceklerin ağlarını taşıyan dragline ipeği, ağırlığına göre çelikten daha güçlü, Kevlar’dan daha tok bir malzeme olarak biliniyor. King’s College London ve San Diego State University (SDSU) araştırmacıları, bu performansın “örümcek ipeği”nin içinde saklı çok küçük bir moleküler hileye dayandığını ortaya koydu.

Örümcek ipeği nasıl bu kadar dayanıklı oluyor?

İpek, örümceğin bezlerinde önce yoğun bir sıvı (silk dope) olarak depolanıyor; ardından liflere çekilip katılaşıyor. Bilim insanları proteinlerin önce damlacıklar hâlinde toplandığını biliyordu; ancak bu erken kümelenmenin sonradan ortaya çıkan olağanüstü sağlamlıkla nasıl bağlantı kurduğu net değildi.

Proceedings of the National Academy of Sciences’ta yayımlanan çalışmada ekip; moleküler dinamik simülasyonları, AlphaFold3 ile yapısal modelleme ve nükleer manyetik rezonans (NMR) gibi yöntemleri bir araya getirdi. Sonuçlar, iki amino asidin—arjinin (Arg) ve tirozin (Tyr)—özel bir etkileşimle proteinleri erken aşamada “moleküler etiketler” gibi birbirine tutturduğunu gösteriyor. Bu tutunma, lif katılaştıktan sonra da etkisini sürdürerek ipeğin dayanım-esneklik dengesini kuran nano yapının oluşmasına katkı veriyor.

Çalışmanın yazarları, bulguların sadece yeni nesil biyoesinli malzemeler (hafif koruyucu tekstiller, uçak bileşenleri, biyobozunur tıbbi implantlar, yumuşak robotik) için değil, temel bilim için de değerli olabileceğini vurguluyor. Araştırmacılara göre ipek proteinlerinin “faz ayrımı” geçirip ardından β-tabaka (β-sheet) bakımından zengin yapılar oluşturması, bazı nörodejeneratif hastalıklarda görülen moleküler süreçlerle benzerlik taşıyor; bu da mekanizmaları daha kontrollü bir model sistemde anlamaya kapı aralayabilir.

Kaynaklar ve Bağlantılar:

• King’s College London (Story Source / Materials provided by)
• Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) — DOI: 10.1073/pnas.2523198122