Силикатеин - Silicatein

В Цветочная корзина Венеры губка, производящая силикатеин

Силикатеины находятся ферменты которые катализируют образование биокремнезем из мономерных соединений кремния (таких как кремниевая кислота ) извлечены из естественной среды.[1] Силикаты окружающей среды поглощаются специфическими биота, включая диатомеи, радиолярии, силикофлагеллаты, и кремнистые губки; силикатеины пока обнаружены только в губки. Силикатеины гомологичны цистеин протеаза катепсин.[2][3]

У губок силикатеиновые ферменты находятся в осевых филаментах осевых каналов кремнистой спикулы.[1]

В отличие, диатомеи не используют силикатеины, а используют небольшие специализированные пептиды, называемые силаффины которые присоединяют длинноцепочечные полиамины (LCPA) к лизиновым группам. Бесплатные LCPA также могут взаимодействовать с силафинами.[2] И силикатеины, и силафины образуют структуры более высокого порядка, которые действуют как структурные шаблоны (для экзоскелетов) и как механистические катализаторы реакций поликонденсации соединений кремния.

В Цветочная корзина Венеры кремнистая губка является хорошо известным примером организма, который использует силикатеин. Он известен своей замечательной способностью извлекать кремниевая кислота из окружающей морской воды, которая затем преобразуется в сложные 3D кремнезем конструкции при температуре окружающей среды под водой, то, что человеческие инженерные способности не могут воспроизвести без использования высоких температур.[4]

Другим примером организмов, потребляющих силикатеин, являются апартаменты, а род из морская губка в семья Suberitidae.[5] Субериты состоят преимущественно из клеток, в отличие от других Porifera (например, класс Гексактинеллида, к которому Цветочная корзина Венеры принадлежит), которые синцитиальный.[6] Внеклеточный матрикс кремнистой спикулы придать суберитам их структурную основу; они состоят из био-кремнезема, полимера диоксида кремния.[7] Эти неорганические структуры обеспечивают поддержку животным.[8][7][9][10] Отложение кремнезема начинается внутриклеточно и осуществляется ферментом силикатеином.[7][8][11] Силикатеины модулируются группой белков, называемых силинтафинами.[12] Процесс происходит в специализированных клетках, известных как склероциты.[8]

Любомирская байкаленская, также известный как озеро Байкал sponge, был изучен для изучения семейства генов силикатеинов и их роли в морфогенезе этих губок.[13]

Рекомендации

  1. ^ а б Мюллер, В.Е., Борейко, А., Ван, X., Беликов, С.И., Винс, М., Гребенюк, В.А., Шлосмахер, У. и Шредер, Х.С., 2007. Силикатеины, основные ферменты, образующие биокремнезем, присутствующие в демоспонге: белок анализ и филогенетические отношения. Джин, 395 (1-2), стр 62-71. https://doi.org/10.1016/j.gene.2007.02.014
  2. ^ а б Отзен Д. (2012). Роль белков в биосилицификации. Scientifica, 2012, 867562. https://doi.org/10.6064/2012/867562
  3. ^ Симидзу К., Ча Дж., Стаки Г.Д. и Морс Д.Е., 1998. Силикатеин α: L-подобный белок катепсина в биосилике губки. Proceedings of the National Academy of Sciences, 95 (11), pp.6234-6238. https://doi.org/10.1073/pnas.95.11.6234
  4. ^ Буллис, Кевин (1 ноября 2006 г.). «Кремний и Солнце». Обзор технологий MIT. Получено 6 мая 2020.
  5. ^ "Suberites Nardo, 1833". WoRMS - Всемирный регистр морских видов. Получено 6 мая 2020.
  6. ^ W. Muller, Обзор: Как был преодолен порог многоклеточных животных? Гипотетический Урметазоа. Сравнительная биохимия и физиология, часть A 129, 433 (2001). https://doi.org/10.1016/s1095-6433(00)00360-3
  7. ^ а б c W. Xiaohong et al., Evagination of Cells Controls Controls Bio-Silica Formation and Созревание во время образования спикул у губок. PLoS ONE 6, 1 (2011). https://doi.org/10.1371/journal.pone.0020523
  8. ^ а б c X. Wang et al., Силикатеины, силикатеиновые взаимодействия и клеточное взаимодействие в скелетогенезе губок: образование спикул, подобных стекловолокну. FEBS Journal 279, 1721 (2012) https: /doi.org10.1111/j.1742-4658.2012.08533.x
  9. ^ W. E. G. Müller и др., Отверждение биокремнезема в спикулах губки включает процесс старения после его ферментативной поликонденсации: данные о опосредованном аквапорином водопоглощении. BBA - Общие предметы 1810, 713 (2011). https://doi.org/10.1016/j.bbagen.2011.04.009
  10. ^ W. E. G. Müller и др., Силикатеины, основные ферменты, образующие биокремнезем, присутствующие в демоспонге: анализ белков и филогенетические отношения. Ген 395, 62 (2007). https://doi.org/10.1016/j.gene.2007.02.014
  11. ^ W. E. G. Müller et al., Идентификация силикатеиновой (родственной) протеазы в гигантских спикулах глубоководных гексактинеллид Monorhaphis chuni. Журнал экспериментальной биологии 211, 300 (2008) http: //10.1242/jeb.008193
  12. ^ W. E. G. Müller et al., Силикатеиновый пропептид действует как ингибитор / модулятор самоорганизации во время образования аксиальных волокон спикулы. Журнал FEBS 280, 1693 (2013). https://doi.org/10.1111/febs.12183
  13. ^ Беликов; Калужная; Шредер; Мюллер; и Мюллер (2007). Эндемичная губка озера Байкал Lubomirskia baikalensis: структура и организация генного семейства силикатеина и его роль в морфогенезе. Porifera Research: биоразнообразие, инновации и устойчивость, стр. 179-188.

Эта статья включает текст от Otzen, Daniel доступно под CC BY 3.0 лицензия.