Produção de proteínas MaSp da Aranha Parawixia bistriata por bactérias modificadas metabolicamente, e caracterização molecular das fibras sintéticas

Abstract

As fibras de teia de aranha são polímeros com propriedades elásticas e de resistência, simultaneamente. Eles são compostos por alta repetição de uma sequência inicial (motivos), ricos em aminoácidos glicina, alanina e prolina e de alta massa molecular (300-500 kDa), sendo uns dos desafios em sistema heterólogos de produção. O metabolismo de bactérias pode ser modificado por biologia sintética para produzir essas espidroínas e respectivas fibras sintéticas. Além disso, os estudos concentram-se principalmente em duas espécies de aranhas norte-americanas, sendo necessário agregar valor em produtos obtidos da biodiversidade brasileira. O presente estudo concentrou-se na síntese de espidroínas da aranha Parawixia bistriata e em alterar o metabolismo da Escherichia coli aumentando a disponibilidade de glicil-tRNA. Essas novas linhagens de bactérias foram avaliadas por curva de crescimento, classificadas por perfil proteômico e avaliadas quanto ao rendimento médio das espidroínas. Posteriormente, as proteínas MaSp2 16× (54 kDa) e 32× (105 kDa) foram caracterizadas molecular e estruturalmente por MALDI-TOF, MEV, enquanto as fibras sintéticas foram caracterizadas funcional e morfologicamente por MFA, MEV e ATR-FTIR e avaliadas por testes mecânicos. As novas linhagens de bactéria apresentam uma velocidade de crescimento semelhante às linhagens comerciais, sendo comprovada a diferença dos perfis proteômico. Além disso, as espidroínas não afetaram o crescimento das bactérias, e o rendimento da MaSp2 32× com alta massa molecular foi maior para algumas bactérias modificadas metabolicamente (p<0,01). As fibras sintéticas, formadas em banho de coagulação com isopropanol, apresentam a superfície lisa (MEV), semelhante à natural, mas com padrão em nanoescala heterogênio (MFA). Essas fibras após serem hidratadas e estiradas resultam num biomaterial com tendências a melhorar suas propriedades mecanoelásticas e na presença de folha-β, mostrando a importância de se processar a fibra após a sua formação. Portanto, as linhagens de bactérias modificadas por engenharia metabólica foram capazes de aumentar o rendimento da espidroína MaSp2 de alta massa molecular (105 kDa), sintetizadas pela primeira vez nesse trabalho. As fibras sintéticas formadas apresentam uma morfologia topográfica semelhante à natural, mas ainda com propriedades mecânicas inferiores. Apesar disso, o processamento das fibras sintéticas após a sua formação são etapas importantes para melhorar a qualidade desse biomaterial.