生物无机化学范式的转变:硅质海绵动物中二氧化硅的酶促缩聚反应

摘要：

硅蛋白的发现导致了生物无机化学范式的转变,因为它是第一个可以催化无机单体合成无机聚合物分子的酶.分子生物学,生物化学和细胞生物学数据证实,两种硅质海绵动物,包括寻常海绵和六放海绵,它们的骨针都是由硅蛋白/酶催化合成的.这种酶不仅存在于硅质海绵骨针内部,而且也存在于硅质海绵骨针表面.在硅质海绵骨针生长过程中,它催化生物二氧化硅的合成而构建硅薄层,一层层的硅薄层逐步沉积从而形成硅质海绵骨针.寻常海绵动物Suberites domuncula体外实验获得的硅蛋白活性数据(催化生物二氧化硅的形成)反映了体内骨针生长所需的生物二氧化硅量.本文最后总结了在寻常海绵动物骨针生长和成熟过程中出现的生物熔合现象,即内部的硅薄层“烧结”在一起形成致密的硅棒.强壮的和坚硬的生物二氧化硅骨架的形成需要经历一个硬化过程,这个过程由海绵动物排水通道表面的细胞膜控制,排除生物二氧化硅缩聚反应过程中释放出的水分而使材料固化.

关键词：范式转变、生物无机化学、海绵动物、硅蛋白、生物硅、结构层次

所属期刊栏目：25

分类号：Q599

资助基金：W.E.G.Müller is a holder of an ERC Advanced Investigator Grant No.268476 BIOSILICA as well as an ERC Proof-of-Concept Grant No.ERC-2012-PoC-324564.This work was supported by grants from the Deutsche ForschungsgemeinschaftSchr 277/10-2;the European Commission"BIOMINTEC":215507, and Industry-Academia Partnerships and Pathways "Core-Shell":286059 , " SPECIAL":266033 , " MarBioTec* EU-CN * ":268476 , and " BlueGenics":311848;the International Human Frontier Science Program,the Public Welfare Project of Ministry of Land and Resources of the People's Republic of ChinaGrant 201011005-06;the International Science & Technology Cooperation Program of ChinaGrant 2008DFA00980

在线出版日期：2013-08-19（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共11页

页码：435-445