Белок амелогенин

216 аминокислот
лбщий фрагмент с энамелином
наличие постоянного мотива
ГЛН-ГЛН-ПРО-МЕТ-МЕТ-ПРО
несколько этапов созревания
нуклеатор кристализации
регулирует рост и размер кристалла
Амелогенин

Ученые выяснили, каким образом формируется зубная эмаль и какую роль в этом процессе играет белок амелогенин. Открытие, возможно, позволит производить зубные имплантаты, ни в чем не уступающие натуральным зубам

Исследователи из Университета Питтсбурга выяснили ключевую роль белка амелогенина в начальных стадиях формирования зубной эмали.
О своей работе они рассказали в статье, опубликованной в последнем номере Proceedings of the National Academy of Sciences

«Эмаль начинает свою жизнь как органический гель, в котором распределены крошечные керамические кристаллы, – рассказал доктор Элия Беньяш, доцент биологии ротовой полости факультета стоматологии Питтсбургского университета и руководитель исследования. – В нашей работе мы воссоздали самые ранние шаги формирования эмали, что позволило нам лучше понять ключевую роль регулирующего протеина, называемого амелогенином, в этом процессе».

Университет в городе Питтсбург, штат Пенсильвания, США

Зубная эмаль – наиболее минерализованная ткань в организме человека, которая демонстрирует выдающиеся механические свойства, сочетая высокую твердость со значительной упругостью. Эти свойства – результат не только ее химического состава, но и уникальной микроструктуры, принципы формирования которой очень интересны ученым-медикам.

Тот факт, что амелогенин каким-то образом задействован в формировании зубной эмали, ученым уже был известен; причем это должна быть определенная форма амелогенина – полной длины, содержащая C-концевой телепептид. К примеру, у генномодифицированных мышей, не способных производить полноценный амелогенин, наблюдалось нарушение структуры зубной эмали. Этот белок даже используется как лекарственный препарат для лечения периодонтита, воспаления корневой оболочки зубов.
В ходе эксперимента реакционные растворы, содержащие амелогенин, а также фосфат-ионы и катионы кальция, из которых образуется гидроксиапатит, подвергали мгновенной заморозке на разных стадиях реакции и исследовали с помощью электронной микроскопии. Таким образом исследователям удалось шаг за шагом проследить за течением процесса. Оказалось, что
в присутствии белка нанокластеры – предкристаллиты гидроксиапатитов – формируют не хаотичные скопления, как обычно, а упорядоченные структуры линейной формы.
Причем на верхушке каждого растущего волокна присутствует «узелок» определенной структуры из нескольких молекул амелогенина, который, по предположению ученых, и направляет рост будущего кристалла.
Нанокластеры постепенно «врастают» друг в друга, волокна минерализуются и организуются в параллельные массивы, наподобие нитей в текстиле. Именно из таких слоев затем формируется высокоминерализованная структура зубной эмали.

«Взаимоотношения (амелогенина и гидроксиапатита ) еще не до конца понятны нам. Но, кажется, способность амелогенина к самоорганизации критична для его способности направлять рост частиц… в этой комплексной, высокоорганизованной структуре, – говорит доктор Беньяш. – Это дает нам представление о путях, с помощью которых биологические молекулы могут быть использованы в создании новых материалов из наноразмерных минеральных частиц. Это важно в восстановительной стоматологии и во многих других технологиях».

Амелогенез включает 3 стадии:
Стадия секреции и первичной минерализации – энамелобласты выделяют органическую основу, которая сразу подвергается минерализации.
Стадия созревания (вторичной минерализации) – дальшейшее обызвествление путём удаления большей части органического матрикса.
Стадия конечного созревания (третичной минерализации) – завершение минерализации после прорезывания зубов.
Этапы созревания амелогенина

ПЕРВИЧНАЯ МИНЕРАЛИЗАЦИЯ ЭМАЛИ

ВТОРИЧНАЯ МИНЕРАЛИЗАЦИЯ ЭМАЛИ
СЛЮНА
ДЕНТИН
Неорганические вещества
ЭМАЛЬ
Органические вещества