Análise estrutural das proteínas da seda da teia da aranha Nephila clavipes por uma abordagem proteômica

Abstract

The orb-web spiders became efficient producers of different types of silks. These silks are characterized by diversity in their chemical composition, structure and function, ranging from the construction of the orb-web to the cocoon. Spider web silk proteins (spidroins) have interesting relationships between their 3-D structures and mechanical properties of these protein fibers, which are secreted by specialized abdominal glands. The major ampullate silk fibers, produced by major ampullate gland, are one of the most important types of fibers spun produced by the orb-web spiders of genus Nephila, and are nanostructured composite materials predominantly composed of two structural proteins, designated spidroin-1 and -2. While the fibers produced by the flagelliform gland consist of only a single protein, the flagelliform silk protein. Despite the great interest in the spider silk mechanical properties, targeting its use in biomedical and biotechnological applications due to its properties of strength, elasticity and biocompatibility, the knowledge about the details of the silk-producing glands and the spinning process that occurs for fiber production are limited. The spider silk has been extensively studied using data from genetic engineering and recombinant DNA technology. However, chemical information such as post-translational modifications (PTMs) may be lost, making difficult to explain the mechanical and physico-chemical properties of the spider silks. Thus, both the natural protein and the recombinant spidroins have been biochemically and physically characterized as they would have the same (or similar) physico-chemical properties, without any consideration about the existence of PTMs in their sequences. Therefore, in this study we used a bottom-up proteomic approach combining 2-DE with in-gel protein digestion by different proteolytic enzymes, followed by mass spectrometry analysis (NanoLC-ESI-CID/ETD-MSn) to identify the protein...

As aranhas construtoras de teia aérea orbital tornaram-se eficientes produtoras de diferentes tipos de sedas. Essas sedas são caracterizadas pela notável diversidade em sua composição química, estrutura e função, que vai desde a construção da teia orbital até o casulo. A seda produzida pelas aranhas são filamentos proteicos, constituindo uma interessante relação de estrutura-função e propriedades mecânicas, sendo produzida por um conjunto de glândulas abdominais. As fibras produzidas pela glândula ampulada maior são um dos tipos mais importantes de fibras, sendo um material nanoestruturado predominantemente composto por duas proteínas estruturais, espidroína-1 e espidroína-2. Enquanto que as fibras produzidas pela glândula flageliforme são compostas somente por uma proteína, a proteína da seda flageliforme. Apesar do grande interesse pelas propriedades mecânicas da seda das aranhas, visando o seu uso em aplicações biomédicas e biotecnológicas devido as suas propriedades de resistência, elasticidade e biocompatibilidade, pouco se conhece sobre os detalhes das glândulas produtoras de seda e o processo de fiação que ocorre para a produção das fibras. A seda da teia de aranha tem sido extensivamente estudada através de dados oriundos da engenharia genética e da tecnologia do DNA recombinante. No entanto, informações químicas como as modificações pós-traducionais (PTMs) podem ser perdidas, o que pode inviabilizar a manutenção das propriedades mecânicas e fisico-químicas tão características da seda de aranha. Sendo assim, tanto as espidroínas naturais quanto as suas formas recombinantes foram até então, bioquimica e fisicamente, caracterizados como se apresentassem as mesmas (ou similares) propriedades físico-químicas, sem qualquer consideração sobre a existência de PTMs em suas sequências. Por tanto, no presente estudo adotamos a abordagem proteômica bottom-up com a utilização e...