Voor het eerst kunnen zijderupsen enigszins overtuigend doen alsof ze spinnen zijn. Chinese onderzoekers wisselden met succes de genen om die coderen voor het belangrijkste zijdevezel-eiwit, valt te lezen in PNAS.

Zo’n spin hangt zichzelf aan een zijden draadje met veel betere mechanische eigenschappen dan rupsenzijde. Het verschil zit met name in de rekbaarheid. Maar spinnen kun je niet op grote schaal kweken vanwege hun neiging elkaar op te vreten. Spinzijde-genen tot expressie brengen in andere celtypes kan wel, maar die cellen kunnen er geen vezels van spinnen.

Blijft over het genetisch modificeren van de zijderups (Bombyx mori). Als je daar spinnengenen in zet, zouden de resulterende vezeleiwitten vanzelf in de zijde moeten worden ingebouwd. Maar tot nu toe kwam het percentage spinneneiwit zo nooit boven de 5% uit en meestal was het nog veel lager. De reden lijkt te zijn dat de extra genen terecht kwamen op een min of meer willekeurige plek in het rupsengenoom, waar ze niet adequaat worden aangestuurd.

Dankzij editingtechnieken zoals zinkvingers, transcription activator-like effector nucleases (TALENs) en CRISPR-Cas is het inmiddels mogelijk om zo’n gen op een vooraf bedachte plaats te zetten. En dat is precies wat Anjiang Tan en collega’s van de Chinese academie van wetenschappen in Shanghai hebben gedaan. Om precies te zijn gebruikten ze TALEN om het grootste deel van het fibroin heavy chain-gen (FibH) van de zijderups weg te knippen en te vervangen door het gen voor major ampullate spidroin-1 (MaSp1) uit de zijdespin Nephila clavipes. Beide uiteinden van het FibH-gen, die essentieel zijn voor respectievelijk de genetische expressie en het spinproces, lieten ze zitten.

MaSp1 en FibH vormen de belangrijkste structuurelementen in de zijde van respectievelijk spin en rups. Het zijn allebei repetitieve, onoplosbare eiwitketens met een hoog molecuulgewicht die van een afstandje sterk op elkaar lijken. Het grootste verschil is dat FibH-ketens ongeveer vijf keer zo zwaar zijn, en dat verklaart vermoedelijk dat het MaSp1-gehalte in de cocons van de gemodificeerde rupsen blijft steken op 35,2 massaprocent - bij normale rupsen is 70 massaprocent FibH gebruikelijk.

Hierdoor raakt de verhouding met de overige eiwitcomponenten van de zijde een beetje zoek, en het is dan ook niet zo vreemd dat het spinproces lijkt te haperen. Bij rupsen waarvan beide FibH-genen waren vervangen door MaSp1 lukte het niet eens om losse vezels uit de cocons te isoleren teneinde de sterkte te kunnen meten.

Bij rupsen met één FibH- en één MaSp1-gen lukte dat wel. Hun zijde bevat een mix van beide eiwitten; ze is minder sterk dan normale zijderupsenzijde maar wel een stuk rekbaarder.

De onderzoekers concluderen dat er nog een hoop ruimte is voor verbetering, maar dat het principe in elk geval werkt.

bron: PNAS