Een weekdier met tanden die steen kunnen vermalen, kan de sleutel zijn tot het maken van slijtvaste materialen van de volgende generatie en materialen op nanoschaal voor energie.

het weekdier, een gumboot chiton genoemd, schraapt algen van oceaanrotsen met behulp van een gespecialiseerde set tanden gemaakt van het magnetische mineraal magnetiet. De tanden hebben de maximale hardheid en stijfheid van alle bekende biomineralen. Hoewel magnetiet een geologisch mineraal is dat veel voorkomt in de aardkorst, er zijn maar een paar dieren bekend die het produceren, en er is weinig bekend over hoe ze het maken.

Een beter begrip van het biomineralisatieproces, gecombineerd met een grondig begrip van de architectuur en mechanica van chitontanden, zou wetenschappers niet alleen kunnen helpen bij het verbeteren van slijtvaste coatings en gereedschappen, maar ook helpen bij het kweken van materialen op nanoschaal voor toepassingen op energie- en waterbasis.

Nutsvoorzieningen, Voor de eerste keer, een team onder leiding van Michiko Nemoto, een assistent-professor landbouw aan de Okayama University en David Kisailus, een professor in materiaalkunde en chemische technologie aan het Bourns College of Engineering van UC Riverside, heeft een stukje van de genetische puzzel ontdekt waarmee de chiton magnetiet-nanomaterialen kan produceren.

Chitons hebben enkele tientallen rijen tanden die aan een lintachtige structuur zijn bevestigd. Elke tand bestaat uit een gemineraliseerde knobbel, of puntig gebied, en basis die de gemineraliseerde knobbel ondersteunt. Magnetiet wordt alleen in het cuspgebied afgezet. Als tanden verslijten, worden ze vervangen door nieuwe tanden, dus tanden in verschillende stadia van vorming zijn altijd aanwezig.

In plaats van op zoek te gaan naar specifieke genen, de onderzoekers onderzochten het transcriptoom, de verzameling van alle RNA-moleculen in de tanden, om te zien welke stoffen de genen daadwerkelijk tot expressie brachten. DNA bevat de blauwdrukken, maar RNA is wat de blauwdrukken "transcribeert" en helpt ze uit te voeren.

Ze ontdekten dat de 20 meest voorkomende RNA-transcripten in de zich ontwikkelende tandregio ferritine bevatten, een eiwit dat ijzer opslaat en op een gecontroleerde manier afgeeft, terwijl die in het gemineraliseerde tandengebied eiwitten van mitochondriën bevatten die de energie kunnen leveren die nodig is om de grondstoffen om te zetten in magnetiet. Op de volledig gemineraliseerde cusp identificeerden de onderzoekers ook 22 eiwitten, waaronder een nieuw eiwit dat ze 'radulaire tandenmatrixproteïne1' noemden. Het nieuwe eiwit kan interageren met andere stoffen die op de tanden aanwezig zijn om ijzeroxide te produceren.

De bevindingen kunnen wetenschappers helpen een urgent probleem op te lossen voor de volgende generatie elektronica:energiebronnen op nanoschaal om ze van stroom te voorzien. Weten hoe de groei van biologisch magnetiet te beheersen, waarvan de magnetische velden elektrische toepassingen hebben, zou wetenschappers kunnen helpen bij het maken van energiematerialen op nanoschaal.

Het open access-papier, "Geïntegreerde transcriptomische en proteomische analyses van een moleculair mechanisme van biomineralisatie van radulaire tanden in Cryptochiton stelleri , " werd 29 januari gepubliceerd in Wetenschappelijke rapporten . Naast Nemoto en Kisailus, auteurs zijn onder andere Dongni Ren, Steven Herrera, Songqin Pan, Takashi Tamura, Kenji Inagaki.