Forskare vid Scripps Institution of Oceanography vid University of California San Diego har gjort en upptäckt med potentiella effekter på människors hälsa i en pergamentrörmask, marina ryggradslösa djur Chaetopterus sp., som bor i leriga havsbotten.

En ny studie publicerad idag i Biokemisk tidskrift finner att rörmask, även känd för sin bioluminescens, befinner sig ha ett ferritin med den snabbaste katalytiska prestanda som någonsin beskrivits, nästan åtta gånger snabbare än mänsklig förmåga.

Ferritin är ett viktigt protein som finns i nästan alla levande organismer eftersom det hanterar järnmetabolismen i celler genom att lagra och släppa det på ett kontrollerat sätt. I människor, det är avgörande för järnlagring och järnmetabolism, hjälper till att balansera järn i blodet.

"Vi blev förvånade över att upptäcka att även om rörmask ferritin är mycket likt humant ferritin, det överträffar den mänskliga varianten, mycket, "sa Scripps forskare Dimitri Deheyn, den ledande utredaren på studien. "Det finns stora biotekniska forskningsmässiga konsekvenser för detta resultat, särskilt för de många laboratorier som utvecklar ferritintillämpningar. "

Denna upptäckt har också viktiga konsekvenser för människors hälsa för biomedicinsk forskning, eftersom ferritin är ett viktigt protein för dem med järnbrist och övergripande järnmetabolismproblem. Denna upptäckt kan vara ett nytt verktyg för framtida forskning av ferritin att använda hos patienter, tack vare dess biokompatibilitet och bärbarhet, skydda och leverera små molekyler som medicin till specifika mål.

Pergamentrörmask har länge studerats av Deheyns laboratorium, främst för dess bioluminescerande kapacitet. Arten har också den unika förmågan att hålla sitt blåa ljus glödande i timmar, och ibland dagar i rad, betydligt längre än de flesta bioluminescerande organismer som vanligtvis bara lyser i millisekunder eller sekunder. En studie publicerad 2016 i Vetenskapliga rapporter av tidigare Scripps postdoktor Renu Rawat föreslog att ferritin i maskens slem möjliggjorde en hållbar ljusproduktion.

På grund av den ljusstimulerande effekten, närvaron av ferritin i slemet ansågs av intresse av forskarna för att ytterligare förstå dess roll i detta ovanliga ljusproduktionsmönster i rörmask.

"Länken till bioluminescens är otroligt viktig, och vi har precis börjat förstå hur ferritin påverkar bioluminescens och varför ferritin fungerar så mycket snabbare i denna organism, "sa Scripps postdoktor och studieförfattare Evelien De Meulenaere, som har studerat denna rörmaskens unika egenskaper i mer än tre år.

De Meulenaere beskrev ferritin som formad som en fotboll, med öppningar som tar upp järn när de finns tillgängliga, förvara den och släpp den vid behov. Den specifika strukturen möjliggör ett brett spektrum av applikationer, från medicinsk till miljö. Det kan hjälpa till att rikta medicinering, fungera som ett säkert kontrastmedel, samtidigt som den används för vattenrening genom att selektivt ta upp och lagra föroreningar.

I hennes forskning, De Meulenaere testade två olika metoder för att mäta enzymrespons, som täcker olika tidsskalor. Båda metoderna jämförde reaktionerna av maskferritin med humant ferritin. I det första tillvägagångssättet, järn tillsattes till reaktionsrör innehållande respektive ferritiner, varefter den återstående mängden järn kvar i lösningen mättes över tid (1-2 timmar). Den andra analyserade på millisekundskala hur mycket järnoxid som skapades inuti ferritinet, indikeras av generering av "rost" färgning av röret. Båda tillvägagångssätten bestämde masken ferritinomvandlat järn betydligt snabbare.

Rörmask är genomgripande i nearshore, leriga havsgolv. Den som används i denna studie är vanlig i hela San Diego och södra Kalifornien, dock, olika varianter av rörmask kan hittas i tempererade kustområden runt om i världen. Betraktas som en invasiv art som vanligtvis lever i ett rör som den bygger i leran, mask och dess rörhölje studeras också av forskare i Deheyns laboratorium för att ytterligare analysera dess motståndskraft mot värme.