Molluskan nacre is a biocomposite c

Molluskan nacre is a biocomposite consisting to ∼95% of the aragonitic polymorph of calcium carbonate and an organic matrix of polysaccharide and protein (1–4). Nacre has a fracture toughness three orders of magnitude higher than the pure mineral, a tensile strength of 140–170 MPa, and a Young's modulus of 60–70 GPa. These extraordinary physical properties are due to the structure and composition of the biocomposite. The mineral phase of abalone nacre consists of vertical stacks of flat polygonal aragonite tablets which form brick-wall-like horizontal sheets of lamellae. Each tablet is encased by an organic matrix which leaves pores for mineral bridges connecting the tablets of a stack to form a single crystal (5,6). The organic matrix thus guides crystal growth to form the characteristic brick and mortar construction of nacre and acts as an adhesive, filling the space between aragonite crystals as shown by atomic force microscopy (AFM) (7).

A major component of the insoluble fraction of the matrix is the polysaccharide chitin (8,9), which may act as a scaffold in the interlamellar organic sheets. The first protein from abalone nacre characterized by sequence analysis was the large multidomain protein lustrin A (10), which has been shown to be a component of the adhesive between aragonite tablets (7). Recently two other proteins, perlucin and perlustrin, were isolated from nacre and characterized at the molecular level (11). Perlucin is a C-type lectin with galactose/mannose binding specificity (12) which nucleates new layers in a calcium carbonate crystal when added to calcite crystals and precipitates together with calcium carbonate crystals in in vitro assays (13). Perlustrin is an insulin- and insulin-like growth factor-binding protein (14), the presence of which in nacre may be related to earlier findings (15) that extracts of nacre stimulate proliferation and differentiation processes of vertebrate fibroblasts, bone-marrow cells, and osteoblasts.

The AFM (16) is a valuable tool to investigate dynamic processes on mineral surfaces and protein-mineral interactions on the micro- and nanometer scale. The time frame of AFM imaging is compatible with the speed of growth and dissolution of molecular layers of calcite crystals, and therefore this method can be used to study the effect of different solvents on surface layers of the calcium carbonate polymorph calcite (17). It was also possible to observe the interaction of a mixture of water-soluble nacre proteins with calcite, and it was shown that binding of such proteins can change the shape of atomic step edges on the calcite crystal surface and the speed of crystal growth (18). The protein mixture also induced the transition from calcite to aragonite when applied to a growing calcite surface (19). In this report, we describe the isolation and sequence analysis of perlwapin, an abalone nacre protein consisting of three consecutive WAP domains, and the effect of the purified protein on calcium carbonate crystallization as shown by AFM in aqueous solution.

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

Molluskan nacre เป็น biocomposite ที่ประกอบด้วย ∼95% ของ polymorph aragonitic ของแคลเซียมคาร์บอเนตและเมทริกซ์การอินทรีย์ polysaccharide และโปรตีน (1 – 4) แตกตัวมีการแตกหักเหนียวสามอันดับของขนาดสูงกว่าแร่บริสุทธิ์ แรงของ 140-170 MPa และโมดูลัสของยังของเกรดเฉลี่ย 60-70 คุณสมบัติทางกายภาพพิเศษเหล่านี้ได้เนื่องจากโครงสร้างและองค์ประกอบของการ biocomposite ขั้นตอนการแร่ของหอยเป๋าฮื้อ nacre ประกอบด้วยเม็ดแร่อะเหลี่ยมแบนซึ่งเป็นแผ่นยาวแนวนอนเหมือนอิฐผนัง แนวตั้งกอง เป็นการห่อหุ้มเม็ด โดยเมทริกซ์การอินทรีย์ซึ่งทำให้รูขุมขนสำหรับแร่สะพานเชื่อมแท็บเล็ตของกองซ้อนในรูปแบบผลึกเดี่ยว (5,6) เมตริกซ์อินทรีย์จึงแนะนำการเจริญเติบโตของคริสตัลในรูปแบบการก่อสร้างลักษณะของอิฐและปูนแตกตัว และทำหน้าที่เป็นกาว เติมช่องว่างระหว่างผลึกแร่อะดังที่กล้องจุลทรรศน์แรงอะตอม (AFM) (7)ส่วนประกอบสำคัญของเศษส่วนที่ไม่ละลายน้ำของเมทริกซ์เป็น chitin polysaccharide (8,9), ซึ่งอาจทำหน้าที่เป็นนั่งร้านในแผ่นอินทรีย์ interlamellar โปรตีนแรกจากหอยเป๋าฮื้อ nacre ลักษณะ โดยการวิเคราะห์โปรตีน multidomain ใหญ่ lustrin (10), ซึ่งได้รับการแสดงส่วนประกอบของกาวระหว่างเม็ดแร่อะ (7) จะได้ เมื่อเร็ว ๆ นี้สองอื่น ๆ โปรตีน perlucin และ perlustrin ถูกแยกจากการแตกตัว และลักษณะในระดับโมเลกุล (11) Perlucin เป็นการศึกษาประเภท C กับกา แล็กโทส/mannose ผูกความจำเพาะ (12) ซึ่ง nucleates ชั้นใหม่ในแบบผลึกแคลเซียมคาร์บอเนตเมื่อเพิ่มผลึกแคลไซต์ และ precipitates ร่วมกับผลึกแคลเซียมคาร์บอเนตใน assays ในหลอดทดลอง (13) Perlustrin คือ มีโปรตีนรวมปัจจัยการเจริญเติบโตอินซูลิน และอินซูลินเช่น (14), การปรากฏตัวของซึ่งใน nacre อาจจะเกี่ยวข้องกับประเด็นก่อนหน้า (15) ที่แยกแตกตัวกระตุ้นกระบวนการแพร่กระจายและความแตกต่างของสัตว์มีกระดูกสันหลัง fibroblasts เซลล์ไขกระดูก และ osteoblastsมีประสิทธิผล (16) เป็นเครื่องมือที่มีคุณค่าเพื่อตรวจสอบกระบวนการแบบไดนามิกบนผิวแร่และปฏิสัมพันธ์ของโปรตีนแร่ธาตุในระดับไมโครและนาโนเมตร กรอบเวลาของ AFM ภาพเข้ากันได้กับความเร็วของการเจริญเติบโตและยุบชั้นโมเลกุลของผลึกแคลไซต์ และดังนั้น สามารถใช้วิธีนี้เพื่อศึกษาผลของสารละลายที่แตกต่างกันในชั้นผิวของแคลไซต์ polymorph แคลเซียมคาร์บอเนต (17) มันยังอาจสังเกตปฏิสัมพันธ์ของส่วนผสมของโปรตีนแตกตัวละลายน้ำได้กับแคลไซต์ และมันแสดงให้เห็นว่า รวมของโปรตีนดังกล่าวสามารถเปลี่ยนแปลงรูปร่างของขอบขั้นอะตอมบนผิวผลึกแคลไซต์และความเร็วของการเจริญเติบโตคริสตัล (18) ส่วนผสมโปรตีนยังเหนี่ยวนำให้เกิดการเปลี่ยนจากแคลไซต์เป็นแร่อะเมื่อใช้กับพื้นผิวกำลังเติบโตของแคลไซต์ (19) ในรายงานนี้ เราอธิบายการวิเคราะห์แยกและลำดับของโปรตีนแตกตัวเป็นหอยเป๋าฮื้อที่ประกอบด้วยโดเมน WAP ติดต่อกันสาม และผลของโปรตีนบริสุทธิ์ตกผลึกแคลเซียมคาร์บอเนตดังแสดง โดยมีประสิทธิผลในสารละลาย perlwapin

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

มุก Molluskan เป็น biocomposite ประกอบด้วยการ ~95% ของ polymorph aragonitic แคลเซียมคาร์บอเนตและเมทริกซ์อินทรีย์ polysaccharide และโปรตีน (1-4) Nacre มีการแตกหักสามคำสั่งของขนาดสูงกว่าน้ำแร่บริสุทธิ์แรงดึงของ 140-170 เมกะปาสคาลและโมดูลัสของหนุ่มสาว 60-70 GPa คุณสมบัติเหล่านี้ทางกายภาพเป็นพิเศษเนื่องจากโครงสร้างและองค์ประกอบของ biocomposite เฟสแร่ของหอยเป๋าฮื้อหอยมุกประกอบด้วยสแต็คในแนวตั้งของแท็บเล็ตแบน aragonite เหลี่ยมซึ่งรูปแบบอิฐผนังเหมือนแผ่นแนวนอนของ lamellae แต่ละแท็บเล็ตจะถูกห่อหุ้มโดยเมทริกซ์อินทรีย์ซึ่งจะทำให้รูขุมขนแร่สะพานเชื่อมต่อแท็บเล็ตของสแต็คในรูปแบบผลึกเดี่ยว (5,6) เมทริกซ์อินทรีย์จึงแนะนำการเจริญเติบโตของคริสตัลในรูปแบบอิฐลักษณะก่อสร้างปูนของหอยมุกและทำหน้าที่เป็นกาวเติมช่องว่างระหว่างผลึก aragonite ตามที่แสดงโดยใช้กล้องจุลทรรศน์แรงอะตอม (AFM) (7).

ซึ่งเป็นองค์ประกอบหลักของส่วนที่ไม่ละลายน้ำของ เมทริกซ์เป็นสารไคตินคาไรด์ (8,9) ซึ่งอาจทำหน้าที่เป็นนั่งร้านในแผ่นอินทรีย์ interlamellar โปรตีนแรกจากหอยเป๋าฮื้อหอยมุกโดดเด่นด้วยการวิเคราะห์ลำดับเป็นโปรตีนที่มีขนาดใหญ่ multidomain lustrin A (10) ซึ่งได้รับการแสดงที่จะมีส่วนประกอบของกาวระหว่างแท็บเล็ต aragonite ที่ (7) เมื่อเร็ว ๆ นี้สองโปรตีนอื่น ๆ perlucin และ perlustrin ถูกแยกออกจากมุกและโดดเด่นในระดับโมเลกุล (11) Perlucin เป็นเลคตินประเภท C กับกาแลค / แมนโนสมีผลผูกพันเฉพาะเจาะจง (12) ซึ่ง nucleates ชั้นใหม่ในผลึกแคลเซียมคาร์บอเนตเพิ่มเมื่อผลึกแคลไซต์และตกตะกอนร่วมกับผลึกแคลเซียมคาร์บอเนตในตรวจในหลอดทดลอง (13) Perlustrin คือการเจริญเติบโตและโปรตีน insulin- อินซูลินเช่นปัจจัยที่มีผลผูกพัน (14) การปรากฏตัวของที่อยู่ในมุกอาจจะเกี่ยวข้องกับผลการวิจัยก่อนหน้านี้ (15) ว่าสารสกัดจากไข่มุกกระตุ้นการงอกและความแตกต่างของกระบวนการรบราเลี้ยงลูกด้วยนมเซลล์ไขกระดูก และเซลล์สร้างกระดูก.

AFM (16) เป็นเครื่องมือที่มีคุณค่าในการตรวจสอบกระบวนการแบบไดนามิกบนพื้นผิวแร่และโปรตีนแร่ธาตุในไมโครและนาโนเมตรขนาด กรอบเวลาของการถ่ายภาพ AFM เข้ากันได้กับความเร็วของการเจริญเติบโตและการสลายตัวของชั้นโมเลกุลของผลึกแคลไซต์และดังนั้นวิธีการนี้สามารถนำมาใช้เพื่อศึกษาผลของตัวทำละลายที่แตกต่างกันในชั้นพื้นผิวของแคลเซียมคาร์บอเนตแคลเซียมคาร์บอเนต polymorph นี้ (17) มันก็เป็นไปได้ที่จะสังเกตปฏิสัมพันธ์ของส่วนผสมของน้ำที่ละลายโปรตีนมุกกับแคลไซต์และมันก็แสดงให้เห็นว่ามีผลผูกพันของโปรตีนดังกล่าวสามารถเปลี่ยนรูปร่างของขอบขั้นตอนอะตอมบนพื้นผิวแคลไซต์คริสตัลและความเร็วของการเจริญเติบโตของผลึก (18 ) ส่วนผสมโปรตีนยังเหนี่ยวนำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงจากแคลเซียมคาร์บอเนตเพื่อ aragonite เมื่อนำไปใช้กับพื้นผิวแคลไซต์การเจริญเติบโต (19) ในรายงานฉบับนี้เราจะอธิบายการแยกและการวิเคราะห์ลำดับของ perlwapin โปรตีนหอยเป๋าฮื้อหอยมุกประกอบด้วยสามโดเมน WAP ติดต่อกันและผลกระทบของโปรตีนบริสุทธิ์บนแคลเซียมคาร์บอเนตตกผลึกที่แสดงโดย AFM ในการแก้ปัญหาน้ำ