Las perlas se encuentran entre las creaciones más bellas de la naturaleza, y han sido atesorados durante incontables siglos. Debajo de la superficie iridiscente se encuentra una estructura resistente y elástica hecha de tejas de carbonato de calcio intrincadamente dispuestas organizadas por un grupo de proteínas que guían su formación y reparación.

Si bien se sabe que las perlas están hechas de carbonato de calcio con un núcleo de matriz orgánica, el papel de las proteínas que modulan la organización de estos cristales tiene, hasta hace poco, no ha sido claro.

Investigadores de la Facultad de Odontología de la Universidad de Nueva York (NYU Dentistry) informaron el papel de dos de esas proteínas, el primer estudio de dos proteínas de este tipo, que regulan los procesos que conducen a la formación de la perla. El estudio fue publicado en línea en julio en la revista Bioquímica , una revista de la American Chemical Society.

Una perla es un subproducto del mecanismo de defensa de una ostra, formado en respuesta a una lesión en el tejido del manto por un irritante, como un parásito o un grano de arena. Las células desprendidas caen en el tejido interno donde se multiplican y forman una estructura cerrada en forma de saco para sellar los restos lesionados. Luego, esta cavidad se llena con proteínas de la matriz seguidas de minerales.

El mineral consta de dos componentes de carbonato de calcio:una capa prismática interna conocida como calcita y una capa más externa conocida como aragonita o capa brillante. Ambas capas son químicamente similares a la propia concha de ostra.

"En el caso de Pinctada fucata, una ostra de perlas japonesa que crea perlas preciosas para la industria de las perlas, el proceso de formación de perlas está mediado por una familia de proteínas de 12 miembros conocida como Pinctada Fucata Mantle Gene, o PFMG. PFMG1 y PFMG2 son parte de este proteoma PFMG que no solo forma la perla, pero también actúa como 'equipo de mantenimiento' participando en la formación y reparación del caparazón, "explicó John S. Evans, DMD, Doctor, profesor de ciencias básicas y biología craneofacial en NYU Dentistry y autor correspondiente del estudio.

Se sabe poco sobre estas proteínas, excepto que se expresan en el tejido del manto de la ostra. Usando las versiones recombinantes de PFGM1 y PFMG2, los autores utilizaron varias técnicas de caracterización para estudiar el comportamiento de proteínas y cristales en diversas condiciones que imitan el agua del océano.

"Lo que encontramos es que PFMG1 y PFMG2 se combinan para formar un hidrogel, y dentro de este hidrogel cada proteína juega un papel específico. PFMG2 determina el tamaño de los conjuntos de hidrogel y regula la estructura interna de las películas de proteínas, Considerando que el PFMG1 mejora la estabilidad de pequeños grupos iónicos que se combinan para formar capas de perlas de carbonato de calcio, "dijo Gaurav Jain, Doctor, un asociado postdoctoral en el laboratorio del Dr. Evans y el autor principal del estudio.

"Sin embargo, una vez que se forman los cristales minerales, PFMG1 y PFMG2 trabajan juntos y dan los toques finales a la perla modificando sinérgicamente las superficies de los cristales minerales y creando porosidades internas. Las interacciones entre ambas proteínas se ven reforzadas por los iones de calcio posiblemente debido a interacciones entre diferentes dominios de PFMG1 y PFMG2, "dijo Martín Pendola, Doctor, también es asociado postdoctoral en el laboratorio del Dr. Evans y coautor del estudio.

"La perla, que es esencialmente una versión de adentro hacia afuera de la cáscara del molusco, consiste en un 95 por ciento de carbonato de calcio y un 5 por ciento de matriz orgánica. Esta composición hace que la perla sea aproximadamente 1, 000 veces más resistente que el carbonato de calcio puro, y uno de los materiales más resistentes y ligeros que se encuentran en un organismo vivo, "dijo Jain.

Esta investigación no solo avanza en la comprensión de los mecanismos moleculares subyacentes de la formación de perlas, lo que podría tener implicaciones para la calidad y la productividad en la industria de las perlas, pero también podría ayudar en el desarrollo de materiales resistentes a las fracturas. Estos materiales elásticos podrían tener una variedad de aplicaciones, incluso en la fabricación de implantes dentales mejorados, materiales para aplicaciones aeroespaciales, o transmisión de energía.