Spider silks are among the toughest known materials and thus provide models for renewable, biodegradable, and sustainable biopolymers. However, the entirety of their diversity still remains elusive, and silks that exceed the performance limits of industrial fibers are constantly being found. We obtained transcriptome assemblies from 1098 species of spiders to comprehensively catalog silk gene sequences and measured the mechanical, thermal, structural, and hydration properties of the dragline silks of 446 species. The combination of these silk protein genotype-phenotype data revealed essential contributions of multicomponent structures with major ampullate spidroin 1 to 3 paralogs in high-performance dragline silks and numerous amino acid motifs contributing to each of the measured properties. We hope that our global sampling, comprehensive testing, integrated analysis, and open data will provide a solid starting point for future biomaterial designs.
クモの糸は、最も丈夫な素材であることから、再生可能で生分解性が高く、持続可能なバイオポリマーのモデルとなっている。しかし、その多様性の全貌は未だ解明されていないものの、工業用繊維の性能限界を超えるクモのシルクが絶えず発見されている。我々は、1098種のクモからトランスクリプトーム・アセンブリを入手し、シルク遺伝子配列を包括的にカタログ化するとともに、446種のドラッグラインシルクの機械的、熱的、構造的、水和特性を測定した。これらのシルクタンパク質遺伝子型-表現型データの組み合わせにより、高性能な引き糸（ドラッグライン）シルクにおいて、主要なアンプル酸スピドロイン1〜3パラログを持つ多成分構造の本質的な貢献と、測定した各特性に寄与する多数のアミノ酸モチーフの存在が明らかになりった。私たちは、世界各地でのサンプリング、包括的なテスト、統合的な分析、オープンデータによって、将来のバイオマテリアル設計のための確かな出発点を提供できることを期待してている。
*transcriptome：ゲノムのすべての遺伝子の全体または一部のDNAをスポットしたDNAチップまたはDNAマイクロアレイを利用し，試験細胞から抽出した全mRNAを鋳型に蛍光基質を利用して逆転写をしたcDNAとハイブリダイズをしてゲノム各遺伝子の転写量を計測したパターン．
