Mecanismos de mineralización biológica y rol de las proteínas estructurales.

Robinson

Robinson (1923)

Observó que la fosfatasa alcalina era activa en áreas

de los huesos en proceso de calcificación y propuso que

la enzima producía iones suficientes para producir la

precipitación espontánea de fosfato de calcio

Pero no que la fosfatasa alcalina se encuentra en

todos los tejidos?

Neuman y Neuman (1958)

Neuman y Neuman (1958)Demostraron que el LEC estaba supersaturado, por lo tanto debía haber un mecanismo de nucleación

Dijeron que…En la matriz existen lugares donde se forman

racimos de iones calcio y fosfato, los cuales sirven como núcleo para el crecimiento de cristales

Nucleación homogénea, producto del aumento local de calcio, fosfato e iones hidróxilo

…yAlgún componente en la matriz proporciona una

plantilla sobre la cual pueden crecer los cristales de apatita

Nucleación heterogénea, sobre algún sustrato preexistente

Teoría de nucleación del colágeno

En adaptaciones posteriores a la “teoría de la nucleación del colágeno” se indica que la

nucleación iniciaría por moléculas no colágenas, eso sí, asociadas al colágeno, constituyentes de la

matriz orgánica

Nucleadores (posibles)

• Colágeno • Proteínas no colágenas • Glucosaminoglicanos (GAGs) • Proteoglicanos • Fosfolípidos

Composición orgánica: DentinaPROTEÍNAS ESPECÍFICAS:

• Fosfoforina dentinaria • Glucoproteínas poco ácidas • Glucoproteínas aniónicas • Proteoglucanos ácidos de bajo peso molecular

Composición orgánica: CementoPROTEÍNAS ESPECÍFICAS:

• Sialoproteínas • Osteocalcina o BGP • Osteonectinas: Fosfoproteínas ácidas

Colágeno

Proteínas no colágenasTienen capacidad de atraer iones calcio:

▫Carácter ácido (por sus aminoácidos ácidos) ▫Afinidad por el colágeno ▫Presencia de fosfatos que esterifican aminoácidos

GlucosaminoglicanosCapacidad de captar calcio, debido a su alta

reactividad con el ion

Aún no esta dilucidado

ProteoglicanosCuya porción proteica interacciona con el colágeno

Decorina

Posee un dominio rico en leucina con afinidad por el

colágeno tipo I

Fosfolípidos

Presentes en los primeros estadíos de mineralización

Forman complejos en las vesículas de la matriz (Fosfolípido – ion calcio – fosfato)

En el esmalte es diferente

Matriz orgánica abundante en colágeno

Tejido óseo

Dentina

Cemento

Cartílago calcificado Esmalte

El esmalte tiene un origen embrionario ectodérmico, a diferencia del hueso, dentina y

cemento (mesodérmico)

Proteínas Específicas• Amelogeninas:

Glucoproteínas hidrofóbicas Abundantes en el esmalte inmaduro

• Enamelinas: Glucoproteínas hidrofílicas. Se encuentran en la periferia de los cristales (proteínas de la cubierta)

Proteínas Específicas• Amelinas o ameloblastinas:

En las capas superficiales del esmalte • Esmalteinas (tuftelina):

Similares a la queratina. Aparecen en la unión amelodentinaria

• Parvalbúmina: Proteína transportadora de calcio intra y extracelular

Los ameloblastos no producen colágeno, sino una mezcla compleja de amelogeninas y esmaltinas

que no parecen formar ningún patrón similar al colágeno de hueso y dentina que pudiera generar la

nucleación

La nucleación se origina por el lado de la dentina.

Es posible que un cristal ya formado crezca de manera continua desde el LAC hacia la superficie

del esmalte