Screening der Incorporation von Aminosäuren in einen anorganischen kristallinen Wirt: der Fall von Calcit

Zusammenfassung Organismen haben die Fähigkeit, Strukturen mit überlegenen Eigenschaften im Verlauf der Biomineralisation zu erzeugen. Eine der faszinierendsten Eigenschaften von Biomineralen ist das Vorhandensein von intrakristallinen Makromolekülen. Trotz mehrerer Studien in den letzten zwei Jahrzehnten und Bemühungen, die Incorporation von Makromolekülen synthetisch zu imitieren, fehlt es jedoch an einem grundlegenden Verständnis des Incorporationsmechanismus. Zum Beispiel, welche der 20 am häufigsten vorkommenden Aminosäuren sind tatsächlich verantwortlich für die Wechselwirkung mit der Mineralphase? Hier wird ein reduktionistischer Ansatz verwendet, der auf hochauflösenden Synchrotron-Pulverdiffraktion und analytischer Chemie basiert, um all diese Aminosäuren hinsichtlich ihrer Incorporation in Calcit zu untersuchen. Wir haben gezeigt, dass die wichtigen Faktoren die Ladung der Aminosäure, Größe, Steifigkeit und der relative pKa der Carboxyl- und Aminofunktionalgruppen sind. Es wurde auch gezeigt, dass Cystein überraschenderweise sehr stark mit der Mineralphase interagiert und daher, ähnlich wie saure Aminosäuren, reichlich incorpiriert wird. Die aus dieser Studie gewonnenen Einblicke werfen neues Licht auf die Incorporation organischer Moleküle in einen anorganischen Wirt im Allgemeinen und insbesondere auf den Biomineralisierungsprozess.