Os pesquisadores exploram a proteína do ouriço-do-mar de mar para compreender o auto-conjunto de estruturas esqueletais

O carbonato de cálcio, ou o CaCO3, compreendem mais de 4% da crosta de terra. Seus formulários naturais mais comuns são giz, pedra calcária, e mármore, produzido pela sedimentação dos escudos de caracóis, do marisco, e do coral fossilizados pequenos sobre milhões de anos.

O University College de New York de pesquisadores da odontologia (odontologia de NYU) está estudando como a natureza cria matérias-primas inorgánicas/orgânicas tridimensionais do CaCO3 para formar conchas do mar, exoskeletons do invertebrado, e osso, dentina, e esmalte vertebrados.

John Evans, DMD, PhD, um professor no departamento da odontologia de NYU da ciência básica e da biologia Craniofacial, vigia um grupo de investigação que centra-se sobre o estudo das proteínas que modulam a formação de biominerals, que criam por sua vez materiais compostos novos com as propriedades originais, tais como resistências aumentadas da fractura e da punctura.

Em um papel publicado recentemente na bioquímica, Gaurav Jain, o PhD, um postdoc no laboratório do Dr. Evans e o co-autor “de uma proteína modelo da matriz do spicule do ouriço-do-mar de mar, rSpSM50, são um hydrogelator que altere e organize o processo da mineralização,” olhado como a matriz do CaCO3 é organizada dentro de um spicule do ouriço-do-mar de mar (veja figura 1). No início, estes spicules não são nada mais do que riscam, mas quando combinados com as proteínas do ouriço-do-mar de mar, formam pilhas minúsculas de “tijolos,” criando uma estrutura que forneça alguma da defesa a mais resistente contra predadores e condições ásperas do oceano.

“As pilhas preliminares do mesenchyme (PMCs) dentro de um embrião do ouriço-do-mar de mar depositam o CaCO3 amorfo dentro da matriz das proteínas do spicule onde estes tijolos são dados forma em camadas de cristais do carbonato de cálcio,” Dr. Jain das notas. “Contudo, as capacidades funcionais e do conjunto de proteínas individuais da matriz do spicule não são claras. Nós estamos investigando actualmente uma tal proteína encontrada dentro dos spicules de um embrião do ouriço-do-mar de mar para compreender o que faz a estas proteínas tais do “organizadores eficientes tijolo. “”

Os pesquisadores olharam SM50, uma das proteínas as mais abundantes e as mais bem examinadas encontradas dentro destes spicules. Encontraram que uma versão de recombinação SM50 da proteína, rSpSM50, é uma proteína altamente agregação-propensa que os formulários minúsculos geléia-como estruturas chamassem hydrogels na solução. Estas “geléias” capturam nanoparticles minerais minúsculos e organizam-nos em “tijolos cristalinos.” Além disso, texturing das causas rSpSM50 e formulários de superfície interconectaram aleatòria os canais porosos dentro destes cristais.

“O que é original sobre rSpSM50 é que promove a formação e a organização de dois formulários diferentes do carbonato de cálcio -- a calcite e o vaterite dentro do “jellies” ela mesma, induzindo a resistência da fractura à estrutura total,” disse o Dr. Jain.

Os pesquisadores usaram um tipo específico de método da titulação que revelasse os detalhes sobre eventos muito adiantados na formação do spicule.

“rSpSM50 despeja ser uma parte realmente importante do enigma, enquanto retarda a cinética da formação mas nem estabiliza nem desestabiliza as partículas minerais extremamente minúsculas que formam finalmente estes tijolos,” diz o co-autor Martin Pendola, PhD.

O CaCo3 foi sempre material do construção favorito de um homem para fazer ferramentas primitivas, instrumentos musicais, e craftware desde o início da civilização. No tempos modernos, o CaCO3 é o mineral o mais amplamente utilizado no papel, nos plásticos, nas pinturas e nas indústrias ambas dos revestimentos como um enchimento -- e devido a sua cor branca especial -- como um pigmento do revestimento.

“Nossa pesquisa actual, financiada pelo Ministério de E.U. de Energia, permitirá cientistas de compreender melhor a mineralização e processo de conjunto crucial à formação do spicule no ouriço-do-mar de mar,” disse o Dr. Evans. “Nosso objectivo último é determinar as propriedades moleculars destas proteínas que permitem que as matrizes montem, mineralizem, e participem na formação estruturas esqueletais orgânicas/inorgánicas naturais. A esperança é que a compreensão detalhada de proteínas do spicule permitirá a revelação de materiais resistentes da fractura ajustável que um dia encontrará seu uso em desenvolver a “armadura de pouco peso” e uns compostos dentais “mais resistentes”.”