Molusco produz biomaterial ultra resistente

Bloco de magnetita
Molusco produz biomaterial ultra resistente

  Um molusco com dentes que podem triturar rochas pode ser a chave para a fabricação de materiais resistentes à abrasão da próxima geração e materiais em nanoescala para produção de energia.

 O molusco, chamado gumboot chiton, raspa as algas das rochas oceânicas usando um conjunto especializado de dentes feitos de magnetita magnética. Os dentes têm a maior dureza e rigidez de qualquer biomineral conhecido. Embora a magnetita seja um mineral geológico comumente encontrado na crosta terrestre, apenas alguns animais são conhecidos por produzi-la, e pouco se sabe sobre como ela é produzida.

 Uma melhor compreensão do processo de biomineralização, combinada com uma compreensão completa da arquitetura e mecânica dos dentes do chiton, pode ajudar os cientistas a melhorar não apenas revestimentos e ferramentas resistentes ao desgaste, mas também ajudar a desenvolver materiais em nanoescala para aplicações baseadas em água e produção de energia.

 Agora, pela primeira vez, uma equipe liderada por Michiko Nemoto, professor assistente de agricultura na Universidade de Okayama e David Kisailus, professor de ciência dos materiais e engenharia química na Bourns College of Engineering da UC Riverside, descobriu uma peça do quebra-cabeça genético que permite ao chiton produzir nanomateriais de magnetita.

  Chitons têm várias dezenas de fileiras de dentes presas a uma estrutura semelhante a uma fita. Cada dente é composto de uma cúspide mineralizada, ou área pontiaguda, e base apoiando a cúspide mineralizada. A magnetita é depositada apenas na região da cúspide. À medida que os dentes se desgastam, eles são substituídos por novos dentes, de modo que dentes em vários estágios de formação estão sempre presentes.

 Em vez de procurar por genes específicos, os pesquisadores examinaram o transcriptoma, o conjunto de todas as moléculas de RNA nos dentes, para ver que substâncias os genes realmente expressavam. O DNA contém as plantas, mas o RNA é o que "transcreve" as plantas e ajuda a realizá-las.

 Eles descobriram que os 20 transcritos de RNA mais abundantes na região dos dentes em desenvolvimento contêm ferritina, uma proteína que armazena ferro e libera de forma controlada, enquanto aqueles na região de dentes mineralizados incluem proteínas de mitocôndrias que podem fornecer a energia necessária para transformar as matérias primas em magnetita. Na cúspide totalmente mineralizada, os pesquisadores também identificaram 22 proteínas que incluíam uma nova proteína que eles chamavam de "proteína matriz de dentes radulares". A nova proteína pode interagir com outras substâncias presentes nos dentes para produzir óxido de ferro.

  As descobertas podem ajudar os cientistas a resolver um problema urgente para a próxima geração de eletrônicos e fontes de energia em nanoescala para alimentá-los. Saber como controlar o crescimento da magnetita biológica, cujos campos magnéticos têm aplicações elétricas, poderia ajudar os cientistas a criar materiais energéticos em nanoescala.

Artigo:

Michiko Nemoto, Dongni Ren, Steven Herrera, Songqin Pan, Takashi Tamura, Kenji Inagaki, David Kisailus. Integrated transcriptomic and proteomic analyses of a molecular mechanism of radular teeth biomineralization in Cryptochiton stelleri. Scientific Reports, 2019; 9 (1) DOI: 10.1038/s41598-018-37839-2

Fonte:

www.sciencedaily.com