Aufrufe
vor 5 Jahren

Untersuchungen der Bildungsprozesse und der Struktur des ...

Untersuchungen der Bildungsprozesse und der Struktur des ...

3

3 Grundlagen Perlustrin Perlustrin konnte ebenso wie Perlucin in der löslichen Matrix von Haliotis laevigata nachgewiesen werden, liegt dort jedoch mit einem geringeren Anteil vor. Die Länge dieses Proteins beträgt 84 Aminosäuren und die Masse ist 13 kDa [23]. Die Sequenz des Perlustrins zeigt eine 40%ige Übereinstimmung des Proteins mit der N - terminalen Domäne 24 der insulinähnlichen Wachstumsfaktor - Bindungsproteine 25 (IGFPB) von Säugetieren [74]. Knochen, der wie Perlmutt ein Biomineral ist, enthält einige IGFBP, die den Stoffwechsel im Knochen beeinflussen und zum Teil an das im Knochen vorhandene Hydroxyapatit binden. Daher ist es möglich, dass auch das Perlustrin in Perlmutt eine ähnliche Funktion hat und Wachstumsfaktoren reguliert. Perlinhibin Perlinhibin ist ein, in der löslichen Matrix von Haliotis laevigata vorkommendes, 4,8 kDa schweres Protein mit einer Länge von 41 Aminosäuren. Untersuchungen zeigten, dass Perlinhibin spezifisch an Stufen eines Calcitkristalls binden und auch bei Anwesenheit einer gesättigten CaCO3 - Lösung das Kristallwachstum inhibieren. Auf der anderen Seite verhindert das Perlinhibin eine Auflösung des Kristalls in reiner CaCl2 - Lösung. Aufgrund des inhibitorischen Verhaltens erhielt das Protein die Bezeichnung Perlinhibin. [24] Lustrin A Ebenso wie AP8 ist Lustrin A ein aus dem Perlmutt der Abalone Haliotis rufescens stammendes Protein. Es besitzt eine Masse von 116 kDa und eine Länge von 1428 Aminosäuren. Damit ist es das größte der bisher gefundenen Perlmuttproteine. Lustrin A enthält zehn cysteinhaltige Domänen, die durchsetzt sind mit acht prolinhaltigen Domänen. Außerdem befindet sich eine glycin- und serinhaltige Domäne nahe am C - Terminus 26 . Die C - terminale Domäne weist eine hohe Ähnlichkeit zu bekannten Proteaseinhibitoren 27 auf. [75] Perlwapin Perlwapin ist ein aus 134 Aminosäuren bestehendes, wahrscheinlich 25 kDa schweres Protein aus der löslichen Matrix von Haliotis laevigata. Die Sequenz weist drei sehr ähnliche Teile auf, die jeweils aus etwa 42 Aminosäuren bestehen und den ” whey acidic protein“ (WAP) Domänen anderer Proteine sehr ähnlich sind. Eine WAP Domäne ist dadurch charakterisiert, dass sie vier Disulfidbindungen aufweist, die jeweils zwischen zwei Cystein Molekülen ausgebildet werden. Diese Ähnlichkeit mit den WAP Domänen ist Grund für die Namensgebung des Proteins Perlwapin. Die Aminosäuren des dritten Teils der Sequenz stimmen zudem zu 61,4% mit den in der WAP Domäne am C - Terminus des Perlmuttproteins Lustrin A vorkommenden Aminosäuren überein. Durch Zugabe von Perlwapin wird das Kristallwachstum an Stufen der (4¯4¯1) Fläche von Calcit in Anwesenheit einer gesättigten CaCO3 - Lösung inhibiert. Perlwapin kann daher in Perlmutt die Aufgabe haben, das Wachstum bestimmter kristallographischer Flächen der Aragonitplättchen zu hemmen [26]. 24 Der N - Terminus ist der Anfang eines Proteins, der eine Aminosäure mit einer freien Aminogruppe (NH2) aufweist. 25 Im Englischen: insulin - like growth faktor binding protein (IGFBP). IGFBP können insulinähnliche Wachstumsfaktoren (IGF) binden [73]. Diese wiederum sind Polypeptide, die eine ähnliche Sequenz wie Insulin aufweisen und eine Rolle in der Signalübertragung zwischen und bei dem Wachstum und der Differenzierung von Zellen spielen. 26 Der C - Terminus ist der Anfang eines Proteins, der eine Aminosäure mit einer freien Carboxygruppe (COOH) aufweist. 27 Moleküle, die Proteasen (Proteine spaltende Enzyme) hemmen. 24

AP7, AP24 3.4 Perlmutt AP7 und AP24 sind 7 kDa bzw. 24 kDa schwere und 66 bzw. 171 Aminosäuren lange Proteine aus der löslichen Matrix von Haliotis rufescens. Die Namensgebung erfolgte analog zu AP8. Beide Proteine haben eine inhibierende Wirkung auf das Wachstum auf einer Calcitoberfläche. Eine Analyse der Sequenzen zeigte, dass die N - terminalen Regionen der Proteine Bereiche beinhalten, die charakteristisch für Calcitbindungsdomänen sind [76]. Darüber hinaus wurden einige weitere Perlmuttproteine untersucht, die jedoch aus Bivalven stammten. Dazu gehören zum Beispiel Pif, das spezifisch an Aragonitkristalle bindet und aus der Auster Pinctada fucata stammt [77], und Nacrein, ein Protein, das ebenfalls im Perlmutt von Pinctada fucata vorkommt und die Kristallisation von CaCO3 inhibiert [78, 79]. Diese Proteine konnten bisher jedoch nicht in dem Perlmutt von Abalonen nachgewiesen werden. 3.4.6 Wachstumsmodelle für Perlmutt Nachdem in Abschnitt 3.4.3 das Perlmuttwachstum bereits knapp beschrieben wurde, werden in diesem Abschnitt zunächst die verschiedenen Wachstumsmodelle, die sich vorrangig mit der Kristallisation von CaCO3 auf der interlamellaren Matrix beschäftigen, behandelt. Anschließend wird diskutiert, inwiefern diese Modelle sich widersprechen oder ergänzen. 3.4.6.1 Epitaxie - Modell Das früheste Modell, das das Kristallwachstum im Perlmutt beschreiben sollte, stammt aus den 1960er Jahren. Dieses Modell geht von einem heteroepitaktischen Kristallwachstum auf den Schichten der organischen Matrix aus [62, 80, 81]. Allerdings wurden weder experimentelle Daten noch detaillierte theoretische Überlegungen, die das Modell rechtfertigen könnten, angestellt. In den 1980er Jahren wurden dann Experimente vorgenommen, die das Modell stützen sollten. Weiner und Traub [56] nahmen Röntgenbeugungsbilder an Schichten der unlöslichen Matrix auf und folgerten daraus, dass diese Matrix aus geordneten seidenartigen Proteinen in der β - Faltblatt - Konformation und aus β - Chitin besteht. Sowohl die Röntgen- als auch Elektronenbeugungsexperimente [82] zeigten, dass die Orientierung der Chitinfasern und der β - Faltblatt - Proteine mit der der a - und b - Achse der Aragonitplättchen mehr oder weniger übereinstimmen. Diese experimentellen Daten scheinen mit den Überlegungen konform zu gehen, die bereits einige Jahre zuvor von Weiner und Hood veröffentlicht wurden [83]. Da in der löslichen Matrix mehrerer Mollusken Proteine mit einem hohen Anteil an Asparaginsäure nachgewiesen werden konnten [48, 84] und diese zudem in einer sich wiederholenden Sequenz vorkommen [83], stellten sie die Hypothese auf, dass diese Sequenz mit dem Abstand der Calciumionen im Aragonit übereinstimmen würde [85]. Während des Wachstumsprozesses lagern sich demnach die positiven Ca 2+ - Ionen an der negativen Asparaginsäure an. Auf diese Weise wird ein heteroepitaktisches Wachstum induziert. Eine Frage, die bei diesen modellhaften Überlegungen jedoch offen bleibt, ist die, weshalb die Aragonitplättchen in Gastropoden sich an einer bestimmten, räumlich stark begrenzten Stelle bilden und anschließend lateral ausdehnen und sich nicht, wie es das Epitaxie - Modell vorschreiben müsste, unmittelbar auf der gesamten Fläche der interlamellaren Matrix ausbilden. 25

Kapitel 3 Untersuchungen zur Struktur
Untersuchung lichtinduzierter Strukturen in PMMA mit ...
Untersuchung über die Zusammenhänge zwischen Struktur und ...
Untersuchung zur Struktur-Eigenschafts- Beziehung von Gips - DGZfP
Untersuchungen zur Struktur und Substratspezifität des AAA+ ...
Untersuchungen zur Struktur und zum Katalysemechanismus der ...
Untersuchungen zur Struktur und Funktion des Multienzyms ...
Untersuchungen zur Struktur und Stabilität neuer, durch Genome ...
Theoretische Untersuchungen zur elektronischen Struktur ... - Cobalt
Untersuchung der Struktur des Nukleons mit reellen Photonen ...
Theoretische Untersuchungen zur elektronischen Struktur ... - Cobalt
Untersuchung von reziproken Strukturen valenter Substantive in der
Parameterfreie Untersuchung der elektronischen Struktur - Friedrich ...
Experimente mit reellen Photonen Untersuchung der Struktur des ...
Frühförderung Untersuchung der Strukturen in europäischen ...
Untersuchungen über die histologische Struktur ... - The Human Brain
Untersuchung neuartiger Mikrofluidik-Strukturen - Fakultät für Physik ...
Untersuchung der Struktur von Quark- und Gluonjets in Z-Zerf allen
Untersuchungen zu Struktur-Funktionsbeziehungen in der trna ...
Elektronenmikroskopische Untersuchungen des Polymer/Mineral ...
Elektrochemische in-situ SHG-Untersuchungen zur Struktur ...
Theoretische und praktische Untersuchungen zur Akustik von ...
Untersuchung von Einzelausscheidungen in Aluminiumlegierungen ...
Untersuchungen zum Dotieren mit Molekülen an ZnO-Schichten ...
Untersuchung organischer Adsorbate auf ... - Markus Lackinger
Oberfl¨achenanalytische Untersuchungen zu Metall-Tr¨ager ...