Силикатный
Губка Венерина цветочная корзинка , которая производит силикатеин

Силикатеины — это ферменты , которые катализируют образование биокремния из мономерных соединений кремния (таких как кремниевая кислота ), извлекаемых из природной среды. [1] Экологические силикаты поглощаются определенной биотой , включая диатомовые водоросли , радиолярии , силикофлагелляты и кремниевые губки ; силикатеины до сих пор были обнаружены только в губках . Силикатеины гомологичны цистеиновой протеазе катепсину . [ 2] [3]

У губок ферменты силикатеины находятся в осевых нитях осевых каналов кремниевых спикул . [1]

Напротив, диатомовые водоросли не используют силикатеины, а скорее небольшие специализированные пептиды, называемые силаффинами, которые присоединяют длинноцепочечные полиамины (LCPA) к лизиновым группам. Свободные LCPA также могут взаимодействовать с силафинами. [2] Как силикатеины, так и силаффины образуют структуры более высокого порядка, которые действуют как структурные шаблоны (для экзоскелетов) и механистические катализаторы для реакций поликонденсации кремниевых соединений.

Кремниевая губка Венерина цветочная корзинка является хорошо известным примером организма, который использует силикатеин. Она известна своей замечательной способностью извлекать кремниевую кислоту из окружающей морской воды, которая затем преобразуется в сложные трехмерные кремниевые структуры при температуре окружающей среды под водой, что человеческие инженерные возможности не в состоянии воспроизвести без использования высокой температуры. [4]

Другим примером организмов, использующих силикатеин, являются субериты , род морских губок из семейства Suberitidae . [5] Субериты состоят в основном из клеток, в отличие от других Porifera (таких как класс Hexactinellida , к которому принадлежит корзинка цветка Венеры ), которые являются синцитиальными . [6] Внеклеточный матрикс кремнистых спикул дает суберитам их структурную основу; они состоят из биокремния, полимера диоксида кремния. [7] Эти неорганические структуры обеспечивают поддержку для животных. [8] [7] [9] [10] Отложение кремния 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]

Lubomirskia baikalensis , также известная как губка озера Байкал , была изучена с целью изучения семейства генов силикатеинов и их роли в морфогенезе этих губок. [13]

Ссылки

  1. ^ ab Müller, WE, Boreiko, A., Wang, X., Belikov, SI, Wiens, M., Grebenjuk, VA, Schloβmacher, U. и Schröder, HC, 2007. Silicateins, основные ферменты, образующие биокремний, присутствующие в демо-губках: анализ белков и филогенетическая связь. Gene, 395(1-2), стр. 62-71. doi:10.1016/j.gene.2007.02.014
  2. ^ ab Otzen D. (2012). Роль белков в биосилификации. Scientifica, 2012, 867562. doi:10.6064/2012/867562
  3. ^ Shimizu, K., Cha, J., Stucky, GD и Morse, DE, 1998. Silicatein α: белок, подобный катепсину L, в губчатом биосиликате. Труды Национальной академии наук, 95(11), стр. 6234-6238. doi:10.1073/pnas.95.11.6234
  4. ^ Буллис, Кевин (1 ноября 2006 г.). «Кремний и Солнце». MIT Technology Review . Получено 6 мая 2020 г.
  5. ^ "Suberites Nardo, 1833". WoRMS - Всемирный регистр морских видов . Получено 6 мая 2020 г.
  6. ^ W. Muller, Обзор: Как был преодолен порог метазоа? Гипотетические Urmetazoa. Сравнительная биохимия и физиология Часть A 129, 433 (2001). doi:10.1016/s1095-6433(00)00360-3
  7. ^ abc W. Xiaohong et al., Эвагинация клеток контролирует образование и созревание биокремния во время формирования спикул у губок. PLoS ONE 6, 1 (2011). doi:10.1371/journal.pone.0020523
  8. ^ abc X. Wang et al., Силикатеины, интеракторы силикатеинов и клеточное взаимодействие в скелетогенезе губок: образование стеклянных волокнистых спикул. Журнал FEBS 279, 1721 (2012) https:/doi.org10.1111/j.1742-4658.2012.08533.x
  9. ^ WEG Müller et al., Упрочнение биокремния в спикулах губки включает процесс старения после его ферментативной поликонденсации: доказательства поглощения воды, опосредованного аквапоринами. BBA − Общие предметы 1810, 713 (2011). doi:10.1016/j.bbagen.2011.04.009
  10. ^ WEG Müller et al., Силикатеины, основные ферменты, образующие биокремний, присутствующие в демогубках: анализ белков и филогенетическая связь. Gene 395, 62 (2007). doi:10.1016/j.gene.2007.02.014
  11. ^ WEG Müller et al., Идентификация протеазы, связанной с силикатеином, в гигантских спикулах глубоководного гексактинеллида Monorhaphis chuni. Журнал экспериментальной биологии 211, 300 (2008) doi:10.1242/jeb.008193
  12. ^ WEG Müller et al., Пропептид силикатеина действует как ингибитор/модулятор самоорганизации во время формирования осевого филамента спикулы. FEBS Journal 280, 1693 (2013). doi:10.1111/febs.12183
  13. ^ Беликов; Калюжная; Шредер; Мюллер; и Мюллер (2007). Эндемичная губка озера Байкал Lubomirskia baikalensis: структура и организация семейства генов силикатеина и его роль в морфогенезе. Исследования Porifera: биоразнообразие, инновации и устойчивость, стр. 179-188

 В данной статье использован текст Отцена, Дэниела, доступный по лицензии CC BY 3.0.

Взято с "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Силикат&oldid=1192530682"