Вчені встановили незвичайний механізм утворення міцного як бронза матеріалу зубів морських хробаків, який більше не зустрічається ні в яких тварин. Виявилося, що велику роль у формуванні щелеп відіграє простий за складом, але володіє складними функціями білок, який автори назвали багатозадачним (multi-tasking protein). Він виступав у синтезі і як структурний елемент, і як організатор, і як виробник: зв'язував мідь, розділяв фази, індукував полімеризацію дигідроксифенілаланину (DOPA) до меланіну, служив підкладкою для синтезу почесних композитних меланін-білкових плівок і керував механічними властивостями одержуваного материла. Дослідження опубліковано в журналі.
Морські черви гліцери відомі своїми міцними зубами з великим вмістом міді, які вони використовують для полювання і захисту. Щелепи гліцери () - чотири чорні кліки завдовжки в два міліметри, містять близько 50 відсотків білка, 40 відсотків меланіну і близько десяти відсотків міді. Як вчені зрозуміли раніше, за твердість і зносостійкість відповідають меланін і іони міді, але навіщо в матеріалі білок, досі було невідомо.
Вільям Вондерлі (William R. Wonderly) з колегами з Каліфорнійського університету визначили механізм утворення матеріалу зубів гліцер і виявили, що білок грає в ньому ключову роль. Для вивчення формування зубів, дослідники виділили з них білок і виявили його склад і властивості. Вчені досліджували здатність молекул цієї речовини пов'язувати іони міді, вивчили структуру і механічні властивості комплексного з'єднання білка з міддю, а також ступінь екстракції міді у фазу, що містить цей комплекс. Оскільки білок містив багато гістидину, автори припустили, що його мідний комплекс може виступати в ролі каталізатора реакції синтезу меланіну, що вони і перевірили. Вчені також оцінили здатність білка допомагати утворенню біополімерних плівок і волокон з одержуваного меланіну.
Молекула багатозадачного білка складається в основному з гістидину і гліцину. Вона виявилася здатна пов'язувати до 22 еквівалентів іонів міді, тобто по іону на кожен кілодальтон своєї маси. У комплексі з міддю білок володіє як незарядженими ділянками, так і зарядженими, може організовуватися в нерозчинні в розчині солі краплі і грати роль роздільника фаз.
Максимальна швидкість реакції окислення дигідроксифенілаланину (DOPA) до меланіну, яку комплекс білка з 10 еквівалентами міді каталізував, сягала 0,9 мілімоль на хвилину. У результаті цієї реакції на поверхні розчину утворювалися прозорі плівки, які при механічному впливі склеювалися в чорний матеріал, що складається на десять відсотків з меланіну. З біополімерних плівок автори отримали волокна, які могли розтягуватися на чверть і витримувати впливу механічної енергії близько 13 мегаджоулів на кубічний метр.
Виявлені властивості білка і його комплексу з міддю дозволили припустити механізм ранніх стадій утворення зубів гліцер. Спочатку багатозадачний білок накопичує мідь, яка екстрагується з морської води в білкову фазу. Потім з'єднання міді з білком каталізує повільну і контрольовану реакцію перетворення дігідроксифенілаланіну в меланін - полімер, який разом з тим же білком і сполуками міді утворює міцні зуби гліцер.
Така велика кількість функцій, яку може виконувати один білок, укупі зі своєю простотою складу може стати підставою для використання його в створенні нових біоматеріалів.
Матеріали зубів представників тваринного світу не вперше привертають увагу вчених. Американські та німецькі вчені оцінили міцність матеріалу, отриманого з біополімера, аналогічного тому, що знаходиться в зубах кальмарів. Інших дослідників зацікавив пристрій тканин зубів молюсків, і вони навіть зробили з нього матеріал для 3D-друку.