Spider silk protein structure analysis by FTIR and STXM spectromicroscopy techniques

J. Normandeau, C. Van Kessel, D. Nicholson, B. Rahusaar Routledge, A. Fawcett, L. Lim-Cole, C. Condy, N. Sylvain, T. Walker, F. Borondics

Abstract


Spider silk displays incredible strength and elas¬ticity for its size and weight.[1] These properties have sparked interest in determining the protein structures of the silk fibers allowing for the pro¬duction of synthetic silks.[2] This study compares the mid-infrared (Mid IR) spectra of silk from five different spider species to investigate the com-monalities between species and web type. The results demonstrate the Mid IR spectra from all types of spider silk to be similar, showing protein peaks in the Amide I and II regions. To study the environmental effects of the acid solution on the silk protein structure, two of the five species’ silk: Black & Yellow Orb Weaver (Argiope aurantia) and Black Widow (Latrodectus hesperus), were exposed to either rain water or 0.001 M sulphuric acid solution, similar to acid rain in pH. Spectra obtained at the Mid IR beamline and the data obtained from the X-ray Absorption Near Edge Spectroscopy (XANES) were compared for these samples to see the effect of the acid rain-like solu¬tion on the silk proteins. No conclusive evidence from the data is present to suggest that the acid rain solution had an effect on the protein structures of either type of spider silk.

La soie d’araignée est à la fois robuste et flexible pour sa taille et son poids.[1] Ces propriétés ont piqué la curiosité de déterminer la structure des protéines des fibres de soie qui pourrait permettre éventuelle¬ment la production des soies synthétiques.[2] Cette étude compare les spectres mi- infrarouges (Mi IR) de soie de cinq espèces différentes d’araignée afin de trouver des similitudes entre les espèces et les genres de toiles. Les résultats démontrent que les spectres mi- infrarouges de tout type de soie d’araignée étudié sont similaires, présentant des apogées de protéines dans les régions de l’Amide I et II. Afin d’étudier les effets environnementaux d’une solution acide sur la structure de la proté¬ine de soie, la soie de deux des cinq espèces, le orbe tisserand noir et jaune (Argiope aurantia) et la veuve noire (Latrodectus Hesperus), ont été expo¬sé soit à la pluie naturelle soit à une solution d’acide sulfurique 0.001 M qui est proche au pH de la pluie acide. Les spectres obtenus à l’onde dirigée Mi IR et les données obtenues de l’absorption de la radi¬ographie près du seuil de la spectroscopie (ARSS) ont été comparés de ces échantillons afin de con¬stater l’effet de la solution d’acide sulfurique sur des protéines de soie. Il n’y avait aucune preuve probante des données suggérant que la solution d’acide sulfurique avait un effet sur la structure des protéines de soie des araignées étudié.


Keywords


Spider silk; proteins; spectromicroscopy; Argiope; Latrodectus

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DOI: https://doi.org/10.13034/cysj-2014-006

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