JACS: 生物矿化中的离子途径

Natt

2021-12-10

矿物质是由所有生命王国中的生物体形成的。矿物质形成途径都涉及从环境中吸收离子、细胞对离子的运输、有时是临时储存以及最终在细胞内外沉积。尽管实现这一切的细节千差万别，但所有途径都需要尊重离子操纵的化学限制，以及离子在细胞功能中的许多“管家”作用。鉴于此，以色列魏茨曼科学研究所Lia Addadi等人提供了关于生物矿化的生物学途径的化学观点。

本文要点：

1）作者的方法是比较和对比三种非常不同的生物体中涉及钙、磷和碳酸盐的离子通道：数量巨大的单细胞海洋球虫、研究充分的单晶体形成海胆幼虫模型，以及脊椎动物用于形成骨骼的复杂通道。这些比较突出了常见和独特的过程。

2）值得注意的是，磷酸盐参与调节碳酸钙沉积，而碳酸盐参与调节磷酸钙沉积。一个经常被忽视的共性是，从吸收到沉积，所涉及的溶液通常是过饱和的。因此，这不仅需要避免不需要的矿物沉积，而且还需要利用这种饱和状态来生产不稳定的矿物前体，这些前体可以方便地储存、重新溶解和加工成不同的形状，并在沉积后转变为更有序、因此通常具有功能性的最终沉积物。

参考文献：

Ion Pathways in Biomineralization: Perspectives on Uptake, Transport, and Deposition of Calcium, Carbonate, and Phosphate. J. Am. Chem. Soc. 2021.

https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/jacs.1c09174