Onderzoekers van Scripps Institution of Oceanography aan de Universiteit van Californië in San Diego hebben een ontdekking gedaan met mogelijke gevolgen voor de menselijke gezondheid in een perkamentbuisworm, de mariene ongewervelde Chaetopterus sp., die zich in modderige zeebodems aan de kust bevindt.

Een nieuwe studie die vandaag is gepubliceerd in Biochemisch tijdschrift vindt dat de kokerworm, ook bekend om zijn bioluminescentie, blijkt een ferritine te hebben met de snelste katalytische prestatie die ooit is beschreven, bijna acht keer sneller dan die van menselijke capaciteiten.

Ferritine is een belangrijk eiwit dat in bijna alle levende organismen wordt aangetroffen, omdat het het ijzermetabolisme in cellen beheert door het op een gecontroleerde manier op te slaan en af ​​te geven. In mensen, het is van cruciaal belang voor de ijzeropslag en het ijzermetabolisme, helpt het ijzer in het bloed in balans te houden.

"We waren verrast om te ontdekken dat, hoewel de tubeworm-ferritine erg lijkt op menselijk ferritine, het overtreft de menselijke variant, door veel, " zei Scripps-onderzoeker Dimitri Deheyn, de hoofdonderzoeker van het onderzoek. "Er zijn belangrijke implicaties voor biotechnologisch onderzoek aan deze bevinding, met name voor de vele laboratoria die ferritinetoepassingen ontwikkelen."

Deze ontdekking heeft ook belangrijke implicaties voor de menselijke gezondheid voor biomedisch onderzoek, omdat ferritine een essentieel eiwit is voor mensen met ijzertekort en algemene problemen met het ijzermetabolisme. Deze ontdekking kan een nieuw hulpmiddel zijn in toekomstig onderzoek naar ferritine voor gebruik bij patiënten, dankzij de biocompatibiliteit en het draagvermogen, beschermen en leveren van kleine moleculen als medicatie aan specifieke doelen.

De perkamentkokerworm is al lang bestudeerd door het laboratorium van Deheyn, voornamelijk vanwege zijn bioluminescente mogelijkheden. De soort heeft ook het unieke vermogen om zijn blauwe licht urenlang te laten gloeien, en soms dagen achter elkaar, aanzienlijk langer dan de meeste bioluminescente organismen die doorgaans slechts milliseconden of seconden oplichten. Een studie gepubliceerd in 2016 in Wetenschappelijke rapporten door voormalig Scripps postdoctoraal onderzoeker Renu Rawat suggereerde dat ferritine in het slijm van de worm de aanhoudende lichtproductie mogelijk maakte.

Door de lichtstimulerende werking de aanwezigheid van ferritine in het slijm werd door de onderzoekers van belang geacht om de rol ervan in dit ongebruikelijke lichtproductiepatroon in de kokerworm beter te begrijpen.

"De link naar bioluminescentie is ongelooflijk belangrijk, en we beginnen net te begrijpen hoe ferritine bioluminescentie beïnvloedt en waarom ferritine zoveel sneller werkt in dit organisme, " zei Scripps postdoctoraal wetenschapper en studie co-auteur Evelien De Meulenaere, die al meer dan drie jaar de unieke eigenschappen van deze kokerworm bestudeert.

De Meulenaere beschreef ferritine als de vorm van een voetbal, met openingen die ijzer opnemen indien beschikbaar, berg het op en laat het los wanneer dat nodig is. Die specifieke structuur zorgt voor een breed scala aan toepassingen, van medisch tot milieu. Het kan helpen om de medicatieafgifte te richten, functioneren als een veilig contrastmiddel, terwijl het ook wordt gebruikt voor waterbehandeling door selectief verontreinigingen op te nemen en op te slaan.

In haar onderzoek heeft De Meulenaere testte twee verschillende benaderingen om de enzymrespons te meten, verschillende tijdschalen bestrijken. Beide benaderingen vergeleken de reacties van wormferritine met humaan ferritine. Bij de eerste benadering ijzer werd toegevoegd aan reageerbuisjes die de respectieve ferritines bevatten, waarna de resterende hoeveelheid in oplossing achtergebleven ferro-ijzer in de loop van de tijd (1-2 uur) werd gemeten. De tweede analyseerde op millisecondeschaal hoeveel ijzeroxide er in het ferritine werd aangemaakt, aangegeven door de vorming van "roest" kleuring van de buis. Beide benaderingen bepaalden dat de worm ferritine aanzienlijk sneller ijzer omzet.

De kokerworm is alomtegenwoordig in nearshore, modderige zeebodems. De methode die in deze studie is gebruikt, komt veel voor in San Diego en Zuid-Californië, echter, verschillende variaties van de kokerworm zijn te vinden in gematigde kustgebieden over de hele wereld. Beschouwd als een invasieve soort die typisch leeft in een buis die hij in de modder bouwt, de worm en zijn buisomhulsel worden ook bestudeerd door onderzoekers in Deheyn's Lab om de weerstand tegen hitte verder te analyseren.