Seidenproteine der Florfliege hergestellt

Foto: Künstlicher und natürlicher Seidenstiel

Die neuen Seidenfäden sind wie ihre natürlichen Vorbilder außerordentlich zugfest und biegesteif: ein hochattraktives Material für neue technologische Anwendungen.

Die Florfliegen sind eine in Mitteleuropa weitverbreitete Fliegenart, die besonders durch ihre hellgrüne Farbe und ihre durchsichtigen länglichen Flügel auffällt. Weil die aus den Eiern geschlüpften Larven sich von Blattläusen ernähren, werden Florfliegen in der Landwirtschaft gezielt zur biologischen Schädlingsbekämpfung eingesetzt. Um einen Eierstiel zu produzieren, sondert die Florfliege aus ihren Drüsen einen Tropfen Spinnlösung ab, der fest an der Unterseite eines pflanzlichen Blattes haften bleibt. Dann drückt sie ein Ei in diesen Tropfen und zieht das Ei nach unten. So entsteht ein Seidenfaden, der innerhalb weniger Sekunden aushärtet.

Die Eierstiele der Florfliege haben einen Durchmesser von nur 10 Mikrometern. Zum Vergleich: Ein menschliches Haar hat einen fünfmal größeren Durchmesser. Und dennoch erweisen sich die Eierstiele als außerordentlich biegesteif. Denn wenn man die pflanzlichen Blätter, an denen sie herabhängen, herumdreht, zeigen die Eierstiele weiterhin senkrecht nach oben. Trotz des Gewichts der an ihrer Spitze befindlichen Eier werden sie nicht gekrümmt oder zusammengepresst.

Professor Thomas Scheibel und Felix Bauer konnten jetzt erstmals im Labor Eierstiele aus Seidenproteinen nachbauen, die an das natürliche Vorbild in vieler Hinsicht heranreichen. Der zentrale Baustein der künstlich hergestellten Seidenproteine besteht aus 48 Aminosäuren und wiederholt sich achtmal, ähnlich den Gliedern einer Kette. Genauso wie bei natürlichen Seidenproteinen befindet sich am Anfang der Proteinkette eine aminoterminale Domäne und an deren Ende eine carboxyterminale Domäne. Diese Endstücke steuern maßgeblich die Eigenschaften der Seidenproteine.

Für die Herstellung der Seidenproteine haben Scheibel und Bauer ein biotechnologisches Verfahren angewendet, das sie in ähnlicher Form schon bei der Produktion von Spinnenseidenproteinen eingesetzt haben. Ein im Labor synthetisiertes Gen wird in ein ringförmiges Stück DNA eingebaut und in lebende E. coli-Bakterien eingeschleust. Durch Zugabe eines speziellen Zuckers wird die Produktion der Seidenproteine angeregt. Die auf diese Weise biotechnologisch hergestellten Seidenproteine werden auch als rekombinante Seidenproteine bezeichnet.

Bereits jetzt zeichnet sich ein breites Anwendungsfeld der künstlich erzeugten Seidenproteine ab. Sie können nicht nur zu neuartigen Fasern, sondern auch zu Beschichtungen, hauchdünnen Filmen oder winzigen Kapseln weiterverarbeitet werden. In diesen Formen sind sie beispielsweise für Anwendungen in der Kosmetik, Medizintechnik oder der pharmazeutischen Industrie, aber auch in technischen Anwendungen der Kunststoffindustrie von hohem Interesse.

COMPAMED.de; Quelle:Universität Bayreuth