Entwicklung eines Reinigungsverfahrens zur Gewinnung künstlicher Spinnenseidenproteine aus Tabakblättern im Pilotmaßstab

Abstract

Spinnenseide ist ein Naturprodukt mit herausragenden Eigenschaften. Durch die darin enthaltenen Proteine Major ampullate spidroin 1 (MaSp1) bzw. Flag wird eine hohe Zugfestigkeit bzw. Elastizität gewährleistet. Die Gewinnung technisch relevanter Mengen dieser Proteine ist über Züchtung und Melken von Spinnen jedoch nicht realisierbar. Eine mögliche Lösung liegt in der Produktion und Reinigung künstlicher Spinnenseidenproteine. In der vorliegenden Arbeit wird die Entwicklung eines Reinigungsverfahrens für die Gewinnung zweier rekombinanter MaSp1-Proteine (Q-MaSp1-100xELP, K-MaSp1-100xELP) beschrieben. Das Reinigungsverfahren wurden anschließend modifiziert und zur Gewinnung von 1xFlag-100-ELP verwendet. Die Abtrennung kontaminierender Stoffe wurde durch Filtrations- und Zentrifugationsschritte erreicht, auf kostenintensive Chromatographieverfahren konnte verzichtet werden. Es wurden 4 mg 1xFlag-100xELP, 273 mg K-MaSp1-100xELP und 413 mg Q-MaSP1-100xELP gewonnen.

Spider silk is a natural product showing outstanding properties. High tensile strength and elasticity are attributed by the proteins major ampullate spidroin 1 (MaSp1) and Flag. The production of technical relevant amounts of these proteins by breeding and milking is not possible. One feasible solution is given by the production and purification of artificial spider silk proteins. In this work, the development of a purification method for two recombinant spider silk proteins (Q-MaSp1-100xELP, K-MaSp1-100xELP) is described. Following, the purification method was modified and used for the purification of 1xFlag-100xELP. The separation of contaminants was achieved applying a sequence of filtration and centrifugation steps, costly chromatographic steps could be avoided. Finally, 4 mg 1xFlag-100xELP, 273 mg K-MaSp1-100xELP and 413 mg Q-MaSP1-100xELP were purified.