Les chercheurs explorent la protéine d'oursin pour comprendre en kit des structures squelettiques

Le carbonate de calcium, ou le CaCO3, comporte plus de 4% de la croûte terrestre. Ses plus courantes formes naturelles sont craie, chaux, et marbre, produit par la sédimentation des shell de petits escargots, fruits de mer, et corail fossilisés au-dessus des millions d'années.

La Faculté dentaire d'université de New York des chercheurs (dentisterie de NYU) étudient comment la nature produit matières premières minérales/organiques en trois dimensions de CaCO3 pour former des coquillages, des exosquelettes invertébrés, et os, ivoire, et émail vertébrés.

John Evans, DMD, PhD, un professeur dans le service de la dentisterie de NYU de la science fondamentale et de la biologie craniofaciale, surveille un organisme de recherche se concentrant sur l'étude des protéines qui modulent la formation des biominerals, qui produisent à leur tour les matériaux composites neufs avec de seules propriétés, telles que des résistances accrues de fracture et de crevaison.

Dans un papier récent publié en biochimies, Gaurav Jain, PhD, un postdoc dans le laboratoire de M. Evans et le co-auteur « d'une protéine de la matrice modèle de spicule d'oursin, rSpSM50, est un hydrogelator qui modifie et dispense le procédé de minéralisation, » regardé comment la modification de CaCO3 est dispensée à l'intérieur d'un spicule d'oursin (voir le schéma 1). Au début, ces spicules ne sont rien davantage que marquent à la craie, mais une fois combinés avec des protéines d'oursin, ils forment les piles minuscules de « briques, » produisant une structure qui assure une partie de la défense la plus dure contre des prédateurs et des états brutaux d'océan.

« Les cellules primaires de mesenchyme (PMCs) à l'intérieur d'un embryon d'oursin dépose le CaCO3 amorphe dans la modification des protéines de spicule où ces briques sont formées dans des couches de cristaux de carbonate de calcium, » M. Jain de notes. « Cependant, les capacités fonctionnelles et d'ensemble de différentes protéines de la matrice de spicule ne sont pas claires. Nous vérifions actuel une telle protéine avérée à l'intérieur des spicules d'un embryon d'oursin pour comprendre ce qui effectue à ces protéines de tels « organisateurs efficaces de brique. «  »

Les chercheurs ont regardé SM50, une des protéines les plus abondantes et les plus bien étudiées trouvées à l'intérieur de ces spicules. Ils ont constaté qu'une version recombinée SM50 de la protéine, rSpSM50, est une protéine hautement totalisation-sujette cette les hydrogels appelés de structures gélatineuses minuscules de formes en solution. Ces « gelées » captent les nanoparticles minéraux minuscules et les dispensent en « briques cristallines. » D'ailleurs, la texturisation des causes rSpSM50 et les formes extérieures ont fait au hasard interconnecté les glissières poreuses dans ces cristaux.

« Ce qui est seul au sujet de rSpSM50 est qu'il stimule la formation et l'organisme de deux formes différentes de carbonate de calcium -- la calcite et le vaterite dans « gèle » elles-mêmes, induisant la résistance de fracture à la structure générale, » a dit M. Jain.

Les chercheurs ont employé un type spécifique de méthode de titration qui a indiqué les petits groupes au sujet très des événements précoces dans la formation de spicule.

« rSpSM50 s'avère être une pièce du puzzle réellement importante, pendant qu'il ralentit la cinétique de formation mais ni ne stabilise ni déstabilise les particules minérales extrêmement minuscules qui forment éventuel ces briques, » dit le co-auteur Martin Pendola, PhD.

Le CaCO3 a toujours été le matériau de construction préféré d'un homme pour effectuer les outils, les instruments de musique, et le craftware primitifs depuis le début de la civilisation. En temps modernes, le CaCO3 est le minerai le plus très utilisé dans le papier, les plastiques, les peintures et les industries les deux de couches comme remplissage -- et en raison de sa couleur blanche spéciale -- comme pigment de couche.

« Notre recherche actuelle, financée par le Département de l'énergie des États-Unis, permettra à des scientifiques de comprendre mieux la minéralisation et assemblage essentiel à la formation de spicule dans l'oursin, » a dit M. Evans. « Notre objectif ultime est de déterminer les propriétés moléculaires de ces protéines qui permettent à des modifications de se réunir, minéraliser, et participer à la formation de structures squelettiques organiques/minérales naturelles. L'espoir est que la compréhension complète des protéines de spicule activera le développement des matériaux résistants de fracture réglable qu'un jour trouvera son utilisation en développant le « blindage » léger et les composés dentaires « plus robustes ». »