How amelogenin orchestrates the organization of hierarchical elongated microstructures of apatite.
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DOI：
10.1021/jp910219s
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发表时间：
2010-02-18
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Nancollas GH
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Yang X;Wang L;Qin Y;Sun Z;Henneman ZJ;Moradian-Oldak J;Nancollas GH
Amelogenin (Amel) 在接近生理的 pH、温度和离子强度条件下，可加速磷酸钙 (Ca-P) 过饱和溶液中羟基磷灰石 (HAP) 的成核，缩短诱导时间（延迟期）。分层组织的 Amel 和无定形磷酸钙 (ACP) 纳米棒微结构的形成涉及 Amel-ACP 颗粒在低过饱和度和低蛋白质浓度下在缓慢、控制良好的恒定成分 (CC) 结晶系统中的共组装。在最早的成核阶段，CC 方法允许在后期成熟阶段形成釉质状纳米棒微结构之前捕获成核前簇和中间纳米簇、球形纳米粒子和纳米链。 Amel-ACP 纳米级构建块是通过柔性 Amel 蛋白分子和 Ca-P 预成核簇之间的协同相互作用自发形成的，这些球形纳米粒子通过定向聚集演化形成纳米链。我们的结果表明，在体内，Amel 可以通过在随后的晶体生长和矿物成熟之前形成稳定的 Amel-ACP 微观结构，在最早阶段控制成核前簇聚集，从而确定牙釉质的结构。
Amelogenin (Amel) accelerates the nucleation of hydroxyapatite (HAP) in supersaturated solutions of calcium phosphate (Ca-P), shortening the induction time (delay period), under near-physiological conditions of pH, temperature, and ionic strength. Hierarchically organized Amel and amorphous calcium phosphate (ACP) nanorod microstructures are formed involving co-assembly of Amel-ACP particles at low supersaturations and low protein concentrations in a slow, well-controlled, constant composition (CC) crystallization system. At the earliest nucleation stages, the CC method allows the capture of prenucleation clusters and intermediate nanoclusers, spherical nanoparticles, and nanochains prior to enamel–like nanorod microstructure formations at later maturation stages. Amel-ACP nanoscaled building blocks are formed spontaneously by synergistic interactions between flexible Amel protein molecules and Ca-P prenucleation clusters, and these spherical nanoparticles evolve by orientated aggregation to form nanochains. Our results suggest that, in vivo, Amel may determine the structure of enamel by controlling prenucleation cluster aggregation at the earliest stages by forming stable Amel-ACP microstructures prior to subsequent crystal growth and mineral maturation.
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