Isolierung und Charakterisierung von Komponenten der organischen Schalenmatrix der Schnecke Biomphalaria glabrata (Pulmonata, Basommatophora)
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Im Zeitraum Mai 2001 bis Mai 2005 konnten in einer sehr fruchtbaren interdisziplinären Kooperation mit der Arbeitsgruppe für Festkörperanalytik, Prof. Dr. M. Epple in Essen, Fragen beantwortet werden, die sowohl den anorganischen Festkörper als auch den organischen Matrixanteil der Schale der Süßwasserschnecke Biomphalaria glabrata betreffen. Unter anderem konnte belegt werden, dass die frühontogenetische Embryonalschale der Schnecke zunächst aus amorphem Calciumcarbonat angelegt wird, dem ein aragonitisches Muster eingeprägt ist. Die Phasentransformation zum Aragonit erfolgt offenbar, anders als in der Theorie, ohne die Zwischenstufe Vaterit zu durchlaufen. Das Hauptprotein der Schalenmatrix konnte in Zusammenarbeit mit K.-H. Mann und M. Nimtz vollständig sequenziert und als ein Glykoprotein der Dermatopontinfamilie mit einem ungewöhnlichen Zuckeranteil identifiziert werden. Da Dermatopontine aus Säugerhaut eng mit Glykosaminoglykanen (GAG) assoziiert sind, die auch in der Schalenmatrix reichlich vorhanden sind, handelt es sich vermutlich um ein Strukturprotein, das die calciumbindenden GAGs sterisch ausrichtet. Die Interaktionen zwischen Matrix und Kristall wurden mit Hilfe einer von der AG Epple entwickelten Constant-Composition-Kristallisationsanlage überprüft und eine stark inhibitorische Wirkung von frei gelöster Matrix auf die Kristallisation von Calciumcarbonat festgestellt.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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A crystallographic study of the love dart (gypsobelum) of the land snail Helix pomatia (L.). J. Moll. Stud. 68(3) (2002) 249-254
Hasse B, Marxen JC, Becker W, Ehrenberg H, Epple M
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Die Kristallisation von Calciumcarbonat bei konstanten Bedingungen in Anwesenheit biologischer Fremdstoffe. Z. Anorg. Allg. Chem. 628 (2002) 2184
Becker A, Epple M, Marxen JC, Becker W
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A light- and electron microscopic study of enzymes in the embryonic shell forming tissue of the freshwater snail Biomphalaria glabrata. Inv. Biol. 122(4) (2003) 313-325
Marxen JC, Witten PE, Finke D, Reelsen O, Rezgaoui M, Becker W
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Early mineralization in Biomphalaria glabrata: Microscopic and structural results. J. Moll. Stud. 69 (2003) 113-121
Marxen JC, Becker W, Finke D, Hasse B, Epple M
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In-vitro crystallization of calcium carbonate in the presence of biological additives – comparison of the ammonium carbonate method with double-diffusion techniques. Z. Anorg. Allg. Chem. 629 (2003) 2305-2311
Becker A, Becker W, Marxen JC, Epple M
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The major soluble 19.6 kDa protein of the organic shell matrix of the freshwater snail Biomphalaria glabrata is an N-glycosylated dermatopontin. BBAPAP 1650 (2003) 92-98
Marxen JC, Nimtz M, Becker W, Mann KH
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Application of synchrotron-radiation-based microtomography (SRICT) to selected biominerals: embryonic snails, statoliths of medusae, and human teeth. J. Biol. Inorg. Chem. 10(6) (2005) 688-695
Prymak O, Tiemann H, Soetje I, Marxen JC, Klocke A, Kahl-Nieke B, Beckmann F, Donath T, Epple M
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Embryonic shell formation in the snail Biomphalaria glabrata: a comparison between scanning electron microscopy (SEM) and synchrotron radiation micro computer tomography (SRµCT). J. Moll. Stud. 74 (2008) 19-25
Marxen JC, Prymak O, Beckmann F, Neues F, Epple M
