Mechanoresponsive lipid-protein nanoglobules facilitate reversible fibre formation in velvet worm slime.
Mechanoresponsive lipid-protein nanoglobules facilitate reversible fibre formation in velvet worm slime.
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DOI：
10.1038/s41467-017-01142-x
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发表时间：
2017-10-17
影响因子：
16.6
通讯作者：
Harrington MJ
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Baer A;Schmidt S;Haensch S;Eder M;Mayer G;Harrington MJ
天鹅绒蠕虫会喷射出一种液体捕获粘液，可以通过机械方式将其吸入坚硬的生物聚合纤维中。值得注意的是，这些纤维可以通过长时间暴露在水中而溶解，并且可以从溶解的纤维溶液中提取出新的再生纤维，这表明这是一个完全可回收的过程。在这里，我们对天鹅绒蠕虫 Euperipatoides rowelli 的这种可逆制造过程进行了多尺度结构和成分研究，揭示了通过单分散脂质蛋白纳米球促进生物聚合物纤维组装。剪切力导致纳米球自组装成纳米纤维和微纤维，这些纤维可以被拉成具有富含蛋白质的核心和富含脂质的涂层的宏观纤维。纤维在水中的溶解导致纳米球的重新形成，表明这种机械响应蛋白质构建块的动态超分子组装是由可逆的非共价相互作用介导的。这些发现为机械化学过程在生物纤维形成中的作用提供了重要的机制见解，为可持续材料制造过程提供了潜在途径。绒虫排出液体粘液，在剪切力的作用下，粘液形成坚硬的纤维，可以溶解然后再生。在这里，作者揭示了这些生物聚合物的可回收性依赖于粘液中的机械响应脂质蛋白纳米球，这些纳米球可逆地自组装成原纤维。
Velvet worms eject a fluid capture slime that can be mechanically drawn into stiff biopolymeric fibres. Remarkably, these fibres can be dissolved by extended exposure to water, and new regenerated fibres can be drawn from the dissolved fibre solution—indicating a fully recyclable process. Here, we perform a multiscale structural and compositional investigation of this reversible fabrication process with the velvet worm Euperipatoides rowelli, revealing that biopolymeric fibre assembly is facilitated via mono-disperse lipid-protein nanoglobules. Shear forces cause nanoglobules to self-assemble into nano- and microfibrils, which can be drawn into macroscopic fibres with a protein-enriched core and lipid-rich coating. Fibre dissolution in water leads to re-formation of nanoglobules, suggesting that this dynamic supramolecular assembly of mechanoresponsive protein-building blocks is mediated by reversible non-covalent interactions. These findings offer important mechanistic insights into the role of mechanochemical processes in bio-fibre formation, providing potential avenues for sustainable material fabrication processes. Velvet worms expel a fluid slime that, under shear force, forms stiff fibres that can be dissolved and then regenerated. Here, the authors reveal that the recyclability of these biopolymers relies on mechanoresponsive lipid-protein nanoglobules in the slime that reversibly self-assemble into fibrils.
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