Effect of Phosphate on the Molecular Properties, Interactions, and Assembly of Engineered Spider Silk Proteins

Yin Yin, Alessandra Griffo, Adrián Gutiérrez Cruz, Hendrik Hähl, Karin Jacobs, Markus B. Linder*

*Tämän työn vastaava kirjoittaja

Tutkimustuotos: LehtiartikkeliArticleScientificvertaisarvioitu

4 Sitaatiot (Scopus)
42 Lataukset (Pure)

Abstrakti

Phosphate plays a vital role in spider silk spinning and has been utilized in numerous artificial silk spinning attempts to replicate the remarkable mechanical properties of natural silk fiber. Its application in artificial processes has, however, yielded varying outcomes. It is thus necessary to investigate the origins and mechanisms behind these differences. By using recombinant silk protein SC-ADF3 derived from the garden spider Araneus diadematus, here, we describe its conformational changes under various conditions, elucidating the effect of phosphate on SC-ADF3 silk protein properties and interactions. Our results demonstrate that elevated phosphate levels induce the irreversible conformational conversion of SC-ADF3 from random coils to β-sheet structures, leading to decreased protein solubility over time. Furthermore, exposure of SC-ADF3 to phosphate stiffens already formed structures and reduces the ability to form new interactions. Our findings offer insights into the underlying mechanism through which phosphate-induced β-sheet structures in ADF3-related silk proteins impede fiber formation in the subsequent phases. From a broader perspective, our studies emphasize the significance of silk protein conformation for functional material formation, highlighting that the formation of β-sheet structures at the initial stages of protein assembly will affect the outcome of material forming processes.

AlkuperäiskieliEnglanti
Sivut3990–4000
JulkaisuBiomacromolecules
Vuosikerta25
Numero7
Varhainen verkossa julkaisun päivämäärä25 kesäk. 2024
DOI - pysyväislinkit
TilaJulkaistu - 8 heinäk. 2024
OKM-julkaisutyyppiA1 Alkuperäisartikkeli tieteellisessä aikakauslehdessä

Rahoitus

This work was supported by the Academy of Finland through projects #317395, #326345, and #346105, Center of Excellence Program (2022–2029) in Life-Inspired Hybrid Materials (LIBER), Novo Nordisk Foundation (project no. NNF20OC0061306), German Research Foundation (DFG, SFB 1027, Project B1), and Max Planck School “Matter to Life” supported by the German Federal Ministry of Education and Research (BMBF). This work made use of the Aalto University Bioeconomy Facilities. We thank Dr. Heidi Henrickson for her professional English-language proofreading.

Sormenjälki

Sukella tutkimusaiheisiin 'Effect of Phosphate on the Molecular Properties, Interactions, and Assembly of Engineered Spider Silk Proteins'. Ne muodostavat yhdessä ainutlaatuisen sormenjäljen.
  • LIBER Linder: Life-like hybrid materials

    Linder, M. (Vastuullinen johtaja), Lemetti, L. (Projektin jäsen), Elfving, K. (Projektin jäsen), Malkamäki, M. (Projektin jäsen), Fedorov, D. (Projektin jäsen), Roas Escalona, N. (Projektin jäsen), Khanum, S. (Projektin jäsen), Ateş, C. (Projektin jäsen), Hannikainen, B. (Projektin jäsen), Aspelin, H. (Projektin jäsen), Tunn, I. (Projektin jäsen), Osmekhina, E. (Projektin jäsen), Aranko, S. (Projektin jäsen) & Ikkala, O. (Co-PI)

    01/01/202231/12/2026

    Projekti: RCF Centre of Excellence

  • Ett nytt materialkoncept för mycket starka kompositmaterial av cellulosa

    Linder, M. (Vastuullinen johtaja), Osmekhina, E. (Projektin jäsen), Malkamäki, M. (Projektin jäsen), Fedorov, D. (Projektin jäsen), Roas Escalona, N. (Projektin jäsen), Yin, Y. (Projektin jäsen), Lemetti, L. (Projektin jäsen) & Gabryelczyk, B. (Projektin jäsen)

    01/01/201931/12/2021

    Projekti: Academy of Finland: Other research funding

  • Biomimetiska adhesiver

    Linder, M. (Vastuullinen johtaja), Rahman, M. (Projektin jäsen), Fedorov, D. (Projektin jäsen), Välisalmi, T. (Projektin jäsen), Osmekhina, E. (Projektin jäsen), Yin, Y. (Projektin jäsen), Tersteegen, J. (Projektin jäsen), Rooijakkers, B. (Projektin jäsen) & Roas Escalona, N. (Projektin jäsen)

    01/09/201831/08/2022

    Projekti: Academy of Finland: Other research funding

Siteeraa tätä