Біологи з'ясували роль білків у створенні перламутра молюсками

Команда корейських вчених синтезувала білок Pif80 у кишковій паличці () для вивчення механізму біомінералізації раковини двостворчастого перлового молюска пінктаду фуката (). Дослідники з'ясували, що цей білок бере участь у процесі вироблення перламутрового внутрішнього шару - важливої частини захисного механізму м'яких частин тіла молюска. Стаття з дослідженням опублікована в журналі і доступна для прочитання на сайті.

Біомінералізація - це процес створення мінералів живими організмами для формування або зміцнення твердих частин тіла. Раковина - біомінерал, що покриває тіла більшості молюсків, - виконує захисні функції і зазвичай складається з двох шарів поліморфів карбонату кальцію (CaCO3): кальциту та арагоніту. Кальцит CaCO3 (зовнішній шар) захищає молюска від пошкоджень, а арагоніт (внутрішній шар) забезпечує додатковий захист від паразитів, формуючи перламутр переливчастого забарвлення. Важливою частиною внутрішнього шару арагоніту є фітохром-взаємодіючий фактор (phytochrome-interacting factor, коротко Pif) - білок, що відповідає за роботу фоторецепторів рослин та інших живих організмів. Дві його складові, Pif80 і Pif97, допомагають у виробленні необхідних для утворення захисного шару речовин. І якщо функції Pif97 відомі, то роль Pif80 в процесі формування захисного шару перламутру досі не вивчена до кінця.

Автори нового дослідження вивчили роль Pif80 в утворенні перламутрового шару зовнішньої оболонки мушлі двостворчастого молюска пінктаду фуката (). Дослідники синтезували Pif80 в кишковій паличці () - модельному організмі, що часто використовується для біосинтезу чужорідних білків. Білок синтезували окремо через те, що Pif80 утворює складний зв'язок з іншими білками, у зв'язку з чим його ізоляція є дуже складним процесом.

Отримавши рекомбінантний (створений штучний шляхом) rPif80, вчені з'ясували, що взаємодія білка з іонами кальцію (Ca2 +) призводить до коацервації (розшарування гомогенної речовини на дві окремі рідкі складові), в ході якої з'являються щільні білкові утворення у вигляді крапель.

Вчені з'ясували, що процес коацервації відіграє важливу роль у кристалізації кальцію в поліморф карбонату кальцію, арагоніт, і утворенні на хітиновій поверхні перламутрового захисного шару. Однак, Pif80 працює тільки в певній концентрації (від 0,2 до 0,4 мг/мл), а в іншому випадку - стримує процес кристалізації.

Результати, отримані вченими, показують, як живі організми використовують органічні макромолекули в процесі біомінералізації, і як отримані освіти можна синтезувати в лабораторних умовах.

Про те, як хіміки створили модель симуляції зростання біологічних структур у процесі біомінералізації, ви можете прочитати в нашій замітці.