海底血蟲銅牙由蛋白質協助組裝 發現或助人類製新可持續物料

屬吻沙蠶屬 (Glycera) 的血蟲是一種海底食肉動物,牠們會潛藏在海床,用部分帶有麻痺毒液的牙齒捕捉經過的獵物和與之競爭的同類。最特別之處是這種容易暴怒的生物,顎骨中竟有部份由銅組成,可算是鐵齒銅牙!

最新刊於《物質》的研究則分析血蟲物種 Glycera dibranchiata 如何獲得銅並應用在顎骨;銅約佔該物種顎骨整體結構的 10% ,其餘部份則由蛋白質和黑色素組成。

過去有研究指出,紅蟲顎骨中銅和黑色素的結合使毒牙具耐磨性增加,有助於牙齒在其長達 5 年的壽命中使用。

在是次研究中,團隊解剖了 G. dibranchiata ,分析了其顎骨組織,並在體外研究了培養的細胞,以確定結構蛋白如何可以幫助這些不同的化學成分成功地結合。

團隊表示,該種被稱為多任務蛋白質 (multi-tasking protein, MTP) 的蛋白質非常有效,可促進新物質製造過程。 MTP 主要由甘氨酸 (glycine) 和組氨酸 (histidine) 組成,成份簡單但有非常多的功能和不相關的活動。團隊相信這兩種成份可能是如何製造和設計更好的消費材料的曙光。

研究指, MTP 在血蟲顎骨生產過程中發揮著許多化學作用,例如將從海洋沉積物中收穫的銅結合到骨中、催化黑色素的形成,並充當組織和製造者,組裝由此產生的蛋白質、銅和黑色素混合物。團隊形容程序複雜,就算是人類科學家都需要大量不同設備與人力,才能在實驗室環境中複製出類似過程。

研究表明, MTP 在血蟲顎骨結構中的協同活動,為重新思考高性能和可持續複合材料和混合聚合物材料所需的加工技術設計提供了巨大潛力。

圖:Pontin, M.G. & et al. (2007)

來源:

Science Alert, We Finally Know How The Nightmarish Bloodworm Grows Fangs Made of Metal

https://www.sciencealert.com/we-finally-know-how-the-nightmarish-bloodworm-grows-its-fearsome-metallic-fangs

報告:

Wonderly, W.R., Nguyen, T.T.D., Malollari, K.G. & et al. (2022). A multi-tasking polypeptide from bloodworm jaws: Catalyst, template, and copolymer in film formation. Matter. doi: 10.1016/j.matt.2022.04.001

文/AC

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