Tandglazuur ontstaat op matrix van bolvormige eiwitten

Eiwitbolletjes die lange linten vormen zijn de basis voor het ontstaan van tandglazuur. Van tandglazuur was wel bekend hoe het door tandbederf afbreekt, maar tot nu toe niet hoe dit hardste materiaal uit het dierenrijk ontstaat. Daarover is nu meer duidelijkheid gekomen: Amerikaanse en Italiaanse onderzoekers hebben aangetoond hoe eiwitten zich ordenen in lintvormige structuren en zo de matrix van het tandglazuur vormen (Science, 4 maart).

Anders dan het tandbeen bevat het glazuur geen collageen, het eiwit dat de belangrijkste bouwsteen is voor de vorming van een driedimensionale structuur bij botvorming. Tot nu toe werd al wel aangenomen dat in tandglazuur het amelogenine-eiwit een soortgelijke ordenende rol speelt.

De matrixeiwitten zijn amelogeninen. Die worden uitgescheiden door het topje van ameloblasten, langgerekte cellen op het grensvlak tussen tandbeen en tandglazuur. Uit onderzoek in de reageerbuis aan het amelogenine van een varken blijkt dat de eiwitten zich spontaan groeperen in bolletjes van 10 tot 25 nanometer in doorsnede. Deze nanobolletjes ordenen zich verder in strengen, door de onderzoekers microlinten genoemd. Die zijn meestal tien tot vijftien nanobolletjes en dus enkele honderden nanometers lang. De breedte van de microlinten was steeds hetzelfde.

Met behulp van elektronenmicroscopie werd zichtbaar dat de microlinten openingen hebben en zo een rasterstructuur vormen. Langs deze ruimten werden apatietkristallen gevonden, die op deze manier dus in de lengterichting georiënteerd zijn. De onderzoekers veronderstellen dat de microlinten het raamwerk vormen voor de apatietkristallen.

De microlinten bleken stabiel en sterk; na maanden observatie vertoonden zij nog geen verandering. Slechts na hoge verhitting of uitdroging vielen zij uiteen. De langwerpige structuur van de kristallen zorgt er voor dat het glazuur in staat is om grote krachten op te vangen.

Of de amelogeninemoleculen zich ook in vivo spontaan organiseren in microlinten, is nog de vraag, omdat daar ook cellen, andere kristallen dan apatiet en andere eiwitten dan amelogeninen aanwezig zijn. Wel waren al `kralenrijen' waargenomen langs tandglazuur in ontwikkeling, waarvan vermoed werd dat zij een interactie hadden met het kristaloppervlak.