As pérolas estão entre as mais belas criações da natureza, e têm sido apreciados por incontáveis ​​séculos. Abaixo da superfície iridescente encontra-se uma estrutura resistente e resiliente feita de ladrilhos de carbonato de cálcio intrinsecamente dispostos, organizados por um grupo de proteínas que orientam sua formação e reparo.

Embora seja conhecido que as pérolas são feitas de carbonato de cálcio com um núcleo de matriz orgânica, o papel das proteínas moduladoras da organização desses cristais tem, até recentemente, não foi claro.

Pesquisadores do New York University College of Dentistry (NYU Dentistry) relataram o papel de duas dessas proteínas, o primeiro estudo de duas proteínas desse tipo, que regulam os processos que levam à formação da pérola. O estudo foi publicado online em julho na revista Bioquímica , um jornal da American Chemical Society.

Uma pérola é um subproduto do mecanismo de defesa da ostra, formado em resposta à lesão do tecido do manto por um irritante, como um parasita ou grão de areia. As células destacadas caem no tecido interno onde se multiplicam e formam uma estrutura semelhante a um saco fechado para selar os remanescentes lesados. Essa cavidade é então preenchida com proteínas da matriz seguidas por minerais.

O mineral consiste em dois componentes de carbonato de cálcio:uma camada prismática interna conhecida como calcita e uma camada mais externa conhecida como aragonita ou camada lustrosa. Ambas as camadas são quimicamente semelhantes à própria concha da ostra.

“No caso da Pinctada Fucata, uma ostra japonesa que cria pérolas preciosas para a indústria de pérolas, o processo de formação de pérolas é mediado por uma família de proteínas de 12 membros conhecida como Pinctada Fucata Mantle Gene, ou PFMG. PFMG1 e PFMG2 fazem parte deste proteoma PFMG que não apenas forma a pérola, mas também atua como 'equipe de manutenção', participando da formação e do reparo da carcaça, "explicou John S. Evans, DMD, PhD, professor de ciências básicas e biologia craniofacial na NYU Dentistry e autor correspondente do estudo.

Pouco se sabe sobre essas proteínas, exceto que são expressas no tecido do manto da ostra. Usando as versões recombinantes de PFGM1 e PFMG2, os autores usaram várias técnicas de caracterização para estudar o comportamento de proteínas e cristais em várias condições que mimetizam a água do oceano.

"O que descobrimos é que PFMG1 e PFMG2 se combinam para formar um hidrogel, e dentro deste hidrogel cada proteína desempenha um papel específico. PFMG2 determina o tamanho dos conjuntos de hidrogel e regula a estrutura interna dos filmes de proteína, enquanto o PFMG1 aumenta a estabilidade de minúsculos aglomerados iônicos que se combinam para formar camadas de carbonato de cálcio de pérola, "disse Gaurav Jain, PhD, um pós-doutorado associado no laboratório do Dr. Evans e o principal autor do estudo.

"Contudo, uma vez que os cristais minerais se formam, PFMG1 e PFMG2 trabalham juntos e dão os toques finais à pérola, modificando sinergicamente as superfícies dos cristais minerais e criando porosidades internas. As interações entre ambas as proteínas são potencializadas por íons de cálcio, possivelmente devido às interações entre diferentes domínios de PFMG1 e PFMG2, "disse Martin Pendola, PhD, também pós-doutorado no laboratório do Dr. Evans e co-autor do estudo.

"Pérola - que é essencialmente uma versão de dentro para fora da concha do molusco - consiste em 95 por cento de carbonato de cálcio e 5 por cento de matriz orgânica. Esta composição torna a pérola aproximadamente 1, 000 vezes mais resistente do que o carbonato de cálcio puro - e um dos materiais mais resistentes e leves encontrados em um organismo vivo, "disse Jain.

Esta pesquisa não apenas avança a compreensão dos mecanismos moleculares subjacentes à formação de pérolas, que pode ter implicações para a qualidade e produtividade na indústria de pérolas, mas também pode ajudar no desenvolvimento de materiais resistentes à fratura. Esses materiais resilientes podem ter uma variedade de aplicações, incluindo na fabricação de implantes dentários aprimorados, materiais para aplicações aeroespaciais, ou transmissão de energia.