지속가능한 사회에 기여하는 생물유래의 바이오머티리얼은 최근 기대를 모으고 있다.그 중에서도, 강을 웃도는 강도와 나일론에 필적하는 신축성을 겸비한다는 강인한 거미사의 인공 합성은 주목적이지만, 여전히 천연의 물성의 완전 재현은 이르지 못하고 있다.
이런 가운데 게이오 대학, 이화학연구소, 교토대학, Spiber 주식회사 등은 촛불아과 4종의 거미사의 구성단백질을 망라적으로 분석함으로써 거미사가 지금까지 생각되고 있던 이상 에 복잡한 복합 소재임을 밝혔다.그리고, 새롭게 동정한 거미사에 포함되는 단백질을 인공 거미사재에 배합함으로써, 거미사재의 물성을 극적으로 향상시키는 데 성공했다.
본 연구에서 대상으로 한 4종류의 조류 거미 근연종(조로우 거미, 미국 조로우 거미, 오오 조로우 거미, 마다가스카르 졸류 거미)는 거미 중에서도 특히 강인함이 우수한 견인사(거미가 매달려 이동할 때 사용하는 실)를 방구나카까지 있다.이들 게놈을 결정한 후에 멀티오믹스 해석을 실시한 결과, 거미 견인사를 구성하는 유전자로서 지금까지 알려진 실 단백질 「MaSp1」과 「MaSp2」뿐만 아니라, 새롭게 「MaSp3B」가 오히려 주요 구성 성분으로 확인되었습니다.또한, 실 단백질 이외에도 복수의 기능 미지 단백질이 발견되었으며, 그 중에서도 「SpiCE(Spider-silk Constituting Element)」라고 명명된 단백질은 견인사를 합성하는 거미 복부에서 매우 높은 유전자 발현을 나타냈다.
연구 그룹은 이들 신규 단백질을 인공 거미사재에 배합하면 물성 향상에 기여하는 것도 실험적으로 증명하였다.놀랍게도 SpiCE를 중량당 불과 1% 첨가하는 것만으로 강도(Tensile strength)가 2배 이상, 신장률(Elongation)이 1.5배 이상 상승했다고 한다.
본 성과는 인공 거미사의 고기능 발현 메카니즘의 일단을 밝힌 것으로 향후 인공 단백질 소재 개발의 촉진에 크게 공헌할 것으로 기대된다.
