La labor sobresaliente de las proteínas en la formación de tejidos duros
Las proteínas forman parte tanto del tejido duro como del blando, pero el duro se ha estudiado muy poco. Las dificultades del estudio de la estructura y la función de las proteínas en superficies sólidas inorgánicas son las responsables de que se conozcan muy poco las relaciones moleculares entre la función y la estructura que regulan la biomineralización. En el proyecto BIOSILICA FORMATION (A multi-spectroscopic investigation of protein structure in biosilica composites) se investigaron las moléculas implicadas en la integración del sílice en las paredes celulares de las diatomeas. En particular, el objetivo del proyecto fue describir los mecanismos de reconocimiento molecular de las proteínas. Las diatomeas tienen la capacidad de sintetizar estructuras de sílice nanofásico en su entorno (en agua de mar y a temperatura ambiente). En cambio, los expertos en materiales deben utilizar valores extremos de temperatura y pH. El programa de la investigación abarcaba el reconocimiento proteico de las fases de los minerales, la estructura proteica en lugares de interacción con los minerales y la actividad de las cadenas laterales de aminoácidos durante la orientación de las proteínas en las interfaces de minerales. Se adaptó un rango de espectroscopia empleado habitualmente en el estudio de biomateriales. Mediante espectroscopía de suma de frecuencias, resonancia magnética nuclear en estado sólido y simulaciones, se examinó el efecto de péptidos básicos sobre las estructuras biominerales. El equipo de BIOSILICA FORMATION empleó una serie de péptidos lisina-leucina, moléculas indicadoras y una unidad repetida de la proteína de diatomea silaffina para examinar sus interacciones con minerales y precipitados. Los resultados de la investigación muestran datos sobre la estructura de cadena lateral-superficie durante la biomineralización. Una vez finalizado el plegamiento interfacial se puede moldear la morfología del sílice en partículas y películas finas con un grosor del orden del nanómetro. En el proyecto BIOSILICA FORMATION se ha descrito el papel de las proteínas en la biomineralización. Estos datos formarán la base para el diseño de biomateriales y dispositivos biomecánicos.
Palabras clave
Proteína, tejido duro, biomineralización, BIOSILICA FORMATION, sílice
