Серицина¶

Серицина — это природный белок, входящий в состав шёлка-сырца, который вырабатывается гусеницами тутового шелкопряда (Bombyx mori) и некоторыми другими насекомыми. Вместе с фиброином серицин образует основную массу шёлкового волокна, выполняя роль связующего клеевого вещества, скрепляющего нити в коконе. На долю серицина приходится от 20 до 30 % массы кокона, тогда как остальное составляет фиброин.

¶Химическое строение и свойства

Серицин относится к группе глобулярных белков (протеинов). Его молекула состоит преимущественно из аминокислот с гидроксильными группами — серина (около 30–35 %), треонина, а также глицина, аспарагиновой кислоты и тирозина. Высокое содержание гидроксильных аминокислот обеспечивает значительную гидрофильность: серицин хорошо растворим в горячей воде, слабых растворах щелочей и кислот.

Молекулярная масса серицина варьируется в широких пределах — от 20 до 300 кДа, что связано с наличием нескольких фракций с разной степенью полимеризации. В структуре белка выделяют аморфные и кристаллические участки, причём последние образованы β-складчатыми слоями, обеспечивающими частичную механическую прочность.

Белок обладает термочувствительностью: при нагревании выше 60 °C он начинает денатурировать, теряя растворимость. При высыхании серицин образует плёнку, способную к набуханию и удержанию влаги.

¶Роль в производстве шёлка

В процессе формирования кокона гусеница выделяет две параллельные нити фиброина, покрытые слоем серицина. После затвердевания на воздухе серицин склеивает нити между собой, придавая кокону целостность и защищая куколку от внешних воздействий.

При переработке шёлка-сырца серицин удаляют в процессе дегуммирования (обесшёрстивания) — обработки нитей в горячей мыльно-содовой или ферментной ванне. Удаление серицина обнажает блестящий фиброин, который и используется для производства тканей. Отходы дегуммирования, содержащие растворённый белок, длительное время считались бесполезным побочным продуктом и сбрасывались в сточные воды.

¶Применение в биотехнологии и медицине

С конца XX века серицин привлёк внимание исследователей благодаря уникальному сочетанию биосовместимости, биоразлагаемости и низкой иммуногенности. В отличие от фиброина, серицин легко переводится в раствор, что упрощает его использование в лабораторных условиях.

Основные направления применения:

• Косметология: серицин входит в состав увлажняющих кремов, сывороток и масок. Благодаря способности удерживать влагу и образовывать плёнку на коже, он используется как увлажнитель и антиоксидант. В средствах по уходу за волосами белок укрепляет кутикулу и придаёт блеск.
• Медицина: разрабатываются раневые покрытия и гидрогели на основе серицина, ускоряющие регенерацию тканей. Белок стимулирует пролиферацию фибробластов и кератиноцитов, что делает его перспективным материалом для заживления ожогов и хронических ран. Исследуется его применение в тканевой инженерии для создания каркасов (скаффолдов) для выращивания клеток.
• Фармацевтика: серицин используется как стабилизатор белковых препаратов и компонент систем доставки лекарственных средств. Его способность образовывать комплексы с различными веществами позволяет создавать микрокапсулы с контролируемым высвобождением активных соединений.
• Пищевая промышленность: в ряде стран серицин разрешён как пищевая добавка (загуститель, плёнкообразователь). В Японии он используется в производстве функциональных напитков и биологически активных добавок.

¶Биологическая активность

В лабораторных исследованиях серицину приписывают ряд биологических эффектов. Отмечается его антиоксидантная активность, обусловленная способностью связывать свободные радикалы. Некоторые работы показывают противомикробное действие белка в отношении ряда грамположительных и грамотрицательных бактерий, что связывают с наличием катионных фрагментов в молекуле. Также изучается гипогликемическое действие серицина: в экспериментах на животных он снижал уровень глюкозы в крови, замедляя всасывание углеводов в кишечнике.

Следует подчеркнуть, что большинство данных о биологической активности получено in vitro или на животных моделях; клинические исследования эффективности серицина у человека ограничены.

¶Экологический аспект

Переработка отходов шёлкового производства с извлечением серицина позволяет снизить загрязнение сточных вод и получить ценный вторичный продукт. Разработаны технологии ультрафильтрации и лиофильной сушки для промышленного выделения белка из растворов дегуммирования.

¶Источники

• Mondal M., Trivedy K., Nirmal Kumar S. The silk proteins, sericin and fibroin in silkworm, Bombyx mori Linn. — Caspian Journal of Environmental Sciences, 2007.
• Kunz R. I., Brancalhão R. M. C., Ribeiro L. F. C., Natali M. R. M. Silkworm sericin: Properties and biomedical applications. — BioMed Research International, 2016.
• Lamboni L., Gauthier M., Yang G., Wang Q. Silk sericin: A versatile material for tissue engineering and drug delivery. — Biotechnology Advances, 2015.
• Zhang Y. Q. Applications of natural silk protein sericin in biomaterials. — Biotechnology Advances, 2002.