Polysaccharides and proteoglycans in calcium carbonate-based Biomineralization

Chemical Reviews

Volumn 108, Issue 11, 2008, Pages 4475-4482

  Arias, José L ^a   Fernández, María S ^a  

^a CIMAT   (Chile)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

BIOMINERALIZATION; BIOPOLYMERS; CALCIUM; CALCIUM ALLOYS; CARBONATES; CARBONATION; CRYSTAL ORIENTATION; CRYSTAL STRUCTURE; CRYSTALLOGRAPHY; CRYSTALS; FUNCTIONAL POLYMERS; GROWTH (MATERIALS); NUCLEATION; OCEAN HABITATS; POLYMERS; POLYSACCHARIDES; SUPRAMOLECULAR CHEMISTRY;

ACCURATE LOCATIONS; BACKBONE STRUCTURES; BIOMINERALS; CALCIUM CARBONATES; CHARGED GROUPS; FUNCTIONALIZED; INORGANIC CRYSTALS; INORGANIC STRUCTURES; KERATAN SULFATES; NUCLEATION SITES; PROTEOGLYCANS; SPHERULITIC GROWTHS; SYNTHETIC POLYMERS;

PHOTORESISTS;

CALCIUM CARBONATE; CARBOXYLIC ACID; PROTEOGLYCAN; SULFATE;

ANIMAL; ARTICLE; BONE MINERALIZATION; CHEMISTRY; CRYSTALLIZATION; METABOLISM;

ANIMALS; CALCIFICATION, PHYSIOLOGIC; CALCIUM CARBONATE; CARBOXYLIC ACIDS; CRYSTALLIZATION; PROTEOGLYCANS; SULFURIC ACID ESTERS;

EID: 57349184596     PISSN: 00092665     EISSN: 15206890     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/cr078269p     Document Type: Article

References (123)

1. Lowenstam, H. A.; Weiner, S. On Biomineralization; Oxford University Press: Oxford, 1989; p 324.
2. Mann, S.; Webb, J.; Williams, R. J. P. Biomineralization; VCH: Weinheim, 1989; p 490.
3. Simkiss, K.; Wilbur, K. M. Biomineralization; Academic Press: San Diego, CA,1989, p 337.
4. Baeuerlein, E. Biomineralization; Wiley-VCH: Weinheim, 2000, p 294.
5. Mann, S. Biomineralization; Oxford University Press: Oxford, 2001, p 198.
6. Baeuerlein, E. Handbook of Biomineralization: Biological Aspects and Structure Formation; Wiley-VCH: Weinheim, 2007; p 440.
7. Arias, J. L.; Fernandez, M. S. Biomineralization: from Paleontology to Materials Science; Editorial Universitaria: Santiago, Chile, 2007; p 534.
8. Heuer, A. H.; Fink, D. J.; Laraia, V. J.; Arias, J. L.; Calvert, P. D.; Kendall, K.; Messing, G. L.; Blackwell, J.; Rieke, P. C.; Thompson, D. H.; Wheeler, A. P.; Veis, A.; Caplan, A. I. Science 1992, 255, 1098.
9. Mann, S. Angew. Chem., Int. Ed. 2000, 39, 3392.
10. Dujardin, E.; Mann, S. Adv. Mater. 2002, 14, 775.
11. Belcher, A. M.; Wu, X. H.; Christensen, R. J.; Hasma, P. K.; Stucky, G. D.; Morse, D. E. Nature 1996, 381, 56.
12. Falini, G.; Albeck, S.; Weiner, S.; Addadi, L. Science 1996, 271, 67.
13. Weiner, S.; Addadi, L. J. Mater. Chem. 1997, 7, 689.
14. Nys, Y.; Hincke, M. T.; Arias, J. L.; García-Ruiz, J. M.; Solomon, S. E. Poult. Avian Biol. Rev. 1999, 10, 142.
15. Smith, B. L.; Schäffer, T. E.; Viani, M.; Thompson, J. B.; Frederick, N. A.; Kindt, J.; Belcher, A. M.; Stucky, G. D.; Morse, D. E.; Hansma, P. K. Nature 1999, 399, 761.
16. Arias, J. L.; Fernandez, M. S. Mater. Charact. 2003, 50, 189.
17. Nagasawa, H. Thalassas 2004, 20, 15.
18. Samata, T. Thalassas 2004, 20, 25.
19. Michenfelder, M.; Fu, G.; Lawrence, C.; Weaver, J. C.; Wustman, B. A.; Taranto, L.; Evans, J. S.; Morse, D. E. Biopolymers 2003, 70, 522.
20. Weiner, S.; Hood, L. Science 1975, 190, 987.
21. Weiner, S. Calcif. Tissue Int. 1979, 29, 163.
22. Weiner, S. CRC Crit. Rev. Biochem. 1986, 20, 365.
23. De Yoreo, J. J.; Vekilov, P. G. Rev. Mineral. Geochem. 2003, 54, 57.
24. Marsh, M. E.; Sass, R. L. Biochemistry 1984, 23, 1448.
25. Marsh, M. E. J. Exp. Zool. 1986, 239, 207.
26. Belcher, A. M.; Gooch, E. E. In Biomineralization; Baeuerlein, E. Ed.; Wiley-VCH: Weinheim, 2000; p 221.
27. Sarikaya, M.; Tamerler, C.; Jen, A. K.-Y.; Schulten, K. F.; Baneyx, F. Nat. Mater. 2003, 2, 577.
28. Yang, W.; Jones, L. M.; Isley, L.; Ye, Y.; Lee, H. W.; Wilkins, A.; Liu, Z.; Hollinga, H. W.; Malchow, R.; Ghazi, M.; Yang, J. J. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 6165.
29. Mao, C.; Solis, D. J.; Reiss, B. D.; Kottman, S. T.; Sweeney, R. Y.; Hayhurst, A.; Georgiou, G.; Iverson, B.; Belcher, A. M. Science 2004, 303, 213.
30. Mann, S. R.; Heywood, B. R.; Rjam, S.; Birchall, J. D. Nature 1988, 334, 692.
31. Xu, G.; Yao, N.; Aksay, I. A.; Groves, J. T. J. Am. Chem. Soc. 1998, 120, 11977.
32. Aizenberg, J.; Black, A. J.; Whitesides, G. M. J. Am. Chem. Soc. 1999, 121, 4500.
33. Marsh, M. E. In Biomineralization; Baeuerlein, E. Ed.; Wiley-VCH: Weinheim, 2000; p 251.
34. D'Souza, S. M.; Alexander, C.; Whitcombe, M. J.; Waller, A. M.; Vulfson, E. N. Polym. Int. 2001, 50, 429.
35. Naka, K.; Chujo, Y. Chem. Mater. 2001, 13, 3245.
36. Cölfen, H.; Qi, L. Chem.-Eur. J. 2001, 7, 106.
37. Kato, T.; Sugawara, A. N.; Hosoda, N. Adv. Mater. 2002, 14, 869.
38. Ajikumar, P. K.; Lakshminarayanan, R.; Ong, B. T.; Valiyaveetil, S.; Kini, R. M. Biomacromolecules 2003, 4, 1321.
39. Cölfen, H. Curr. Opin. Colloid Interface Sci. 2003, 8, 23.
40. Meldrum, F. C. Int. Mater. Rev. 2003, 48, 187.
41. Estroff, L. A.; Addadi, L.; Weiner, S.; Hamilton, A. D. Org. Biomol. Chem. 2004, 2, 137.
42. Estroff, L. A.; Incarvito, C. D.; Hamilton, A. D. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 2.
43. Grassmann, O.; Löbmann, P. Biomaterials 2004, 25, 277.
44. Abolins-Krogis, A. Acta Zool. 1958, 39, 19.
45. Benzerara, K.; Menguy, N.; Lopez-Garcia, P.; Yoon, T. H.; Kazmierczak, J.; Tyliszczak, T.; Guyot, F.; Brown, G. E. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2006, 103, 9440.
46. Khor, E. Chitin: Fulfilling a Biomaterials Promise; Elsevier: Oxford, U.K., 2001; p 136.
47. Ehrlich, H.; Maldonado, M.; Spindler, K.; Eckert, C.; Hanke, T.; Born, R.; Goebel, C.; Simon, P.; Heinemann, S.; Worch, H. J. Exp. Zool. B 2007, 308, 347.
48. Weiner, S.; Traub, W. FEBS Lett. 1980, 111, 311.
49. McLachlan, J.; McInnes, A. G.; Falk, M. Can. J. Bot. 1965, 43, 707.
50. Gaill, F.; Persson, J.; Sugiyama, J.; Vuong, R.; Chanzy, H. J. Struct. Biol. 1992, 109, 116.
51. Fernandez, M. S.; Vergara, I.; Oyarzun, A.; Arias, J. I.; Rodriguez, R.; Wiff, J. P.; Fuenzalida, V. M.; Arias, J. L. Mater. Res. Soc. Symp. Proc. 2002, 724, 3.
52. van der Wal, P.; de Jong, E. W.; Westbroek, P.; de Brujin, W. C.; Mulder-Stapel, A. A. J. Ultrastruct. Biol. 1983, 85, 139.
53. Marsh, M. E.; Chang, D.-K.; King, G. G. J. Biol. Chem. 1992, 267, 20507.
54. Clark, A. H.; Ross-Murphy, S. B. Adv. Polym. Sci. 1987, 83, 57.
55. Ozaki, N.; Okazaki, M.; Kogure, T.; Sakuda, S.; Nagasawa, H. Thalassas 2004, 20, 59.
56. Kehoe, J. W.; Bertozzi, C. R. Chem. Biol. 2000, 7, 57.
57. Casu, B. Adv. Carbohydr. Chem. Biochem. 1985, 43, 51.
58. Iozzo, R. V. Annu. Rev. Biochem. 1998, 67, 609.
59. Sugahara, K.; Kitagawa, H. Curr. Opin. Struct. Biol. 2000, 10, 518.
60. Huckerby, T. N. Prog. Nucl. Magn. Reson. Spectrosc. 2002, 40, 35.
61. Bülow, H. E.; Hobert, O. Annu. Rev. Cell Dev. Biol. 2006, 22, 375.
62. Turnbull, J.; Powell, A.; Guimond, S. Trends Cell Biol. 2001, 11, 75.
63. Esko, J. D.; Lindahl, U. J. Clin. Invest. 2001, 108, 169.
64. Esko, J. D.; Selleck, S. B. Annu. Rev. Biochem. 2002, 71, 435.
65. Bosman, F. T.; Stamenkovic, I. J. Pathol. 2003, 200, 423.
66. Fernandez-Busquets, X.; Burger, M. M. Cell. Mol. Life Sci. 2003, 60, 88.
67. de Vrind-de Jong, E. W.; Borman, A. H.; Thierry, A. H.; Westbroek, P.; Gruter, M.; Kamerling, J. P. In Biomineralization in Lower Plants and Animals; Leadbeater, B. S. C., Riding, R. Eds.; Clarendon Press: Oxford, U.K., 1986; pp 205-217.
68. Fichtinger-Schepman, A. A J.; Kamerling, J. P.; Versluis, C.; Vliegenthart, J. F. G. Carbohydr. Res. 1981, 93, 105.
69. Zhang, S.; Gonsalves, K. E. Langmuir 1998, 14, 6761.
70. Neira-Carrillo, A.; Yazdani-Pedram, M.; Retuert, J.; Diaz-Dosque, M.; Gallois, S.; Arias, J. L. J. Colloid Interface Sci. 2005, 286, 134.
71. Levi-Kalisman, Y.; Falini, G.; Addadi, L.; Weiner, S. J. Struct. Biol. 2001, 135, 8.
72. Cartwright, J. H. E.; Checa, A. G. J. R. Soc, Interface 2007, 4, 491.
73. Lootens, D.; Cape], F.; Durand, D.; Nicolai, T.; Boulenguer, P.; Langendorff, V. Food Hydrocolloid 2003, 17, 237.
74. Marsh, M. E. Protoplasma 1994, 177, 108.
75. Marsh, M. E. Protoplasma 1996, 190, 181.
76. Henriksen, K.; Stipp, S. L. S.; Young, J. R.; Marsh, M. E. Am. Mineral. 2004, 89, 1709.
77. Marsh, M. E.; Dickinson, D. P. Protoplasma 1997, 199, 9.
78. Marsh, M. E.; Ridall, A. L.; Azadi, P.; Duke, P. J. J. Struct. Biol. 2002, 139, 39.
79. Wada, K. Bull. Jpn. Soc. Sci. Fish. 1964, 4, 993.
80. Saleuddin, A. S. M.; Chan, W. Can. J. Zool. 1969, 47, 1107.
81. Simkiss, K. Comp. Biochem. Physiol. 1965, 16, 427.
82. Crenshaw, M. A. Biomineralization 1972, 6, 6.
83. Crenshaw, M. A.; Ristedt, H. Biomineralization 1975, 8, 1.
84. Itawa, K. J. Fac. Sci. Hokkaido Univ. (Ser. 4) 1975, 17, 173.
85. Greenfield, E. M.; Wilson, D. C.; Crenshaw, M. A. Am. Zool. 1984, 24, 925.
86. Worms, D.; Weiner, S. J. Exp. Zool. 1986, 237, 11.
87. Marxen, J. C.; Becker, W. Comp. Biochem. Physiol. 1997, 118B, 23.
88. Marxen, J. C.; Hammer, M.; Gehrke, T.; Becker, W. Biol. Bull. 1998, 194, 231.
89. Marxen, J. C.; Becker, W. Comp. Biochem. Physiol. 2000, 127B, 235.
90. Pereira-Mouries, L.; Almeida, M.-J.; Ribeiro, C.; Peduzzi, J.; Barthelemy, M.; Milet, C.; Lopez, E. Eur. J. Biochem. 2002, 269, 4994.
91. Nudelman, F.; Gotliv, B. A.; Addadi, L.; Weiner, S. J. Struct. Biol. 2006, 153, 176.
92. Guzman, N.; Ball, A. D.; Cuif, J. P.; Dauphin, Y.; Denis, A.; Ortlieb, L. Microsc. Microanal. 2007, 13, 397.
93. Dauphin, Y.; Cuif, J.-P.; Doucet, J.; Salome, M.; Susin, J.; Williams, C. T. J. Struct. Biol. 2003, 142, 272.
94. Poncet, J.-M.; Serpentini, A.; Thiebot, B.; Villers, C.; Bocquet, J.; Boucaud-Camou, E.; Lebel, J.-M. Mar. Biotechnol. 2000, 2, 387.
95. Arias, J. L.; Fink, D. J.; Xiao, S.-Q.; Heuer, A. H.; Caplan, A. I. Int. Rev. Cytol. 1993, 145, 217.
96. Arias, J. L.; Fernandez, M. S. World's Poult. Sci. J. 2001, 57, 349.
97. Arias, J. L.; Carrino, D. A.; Fernandez, M. S.; Rodriguez, J. P.; Dennis, J. E.; Caplan, A. I. Arch. Biochem. Biophys. 1992, 298, 293.
98. Fernandez, M. S.; Araya, M.; Arias, J. L. Matrix Biol. 1997, 16, 13.
99. Carrino, D. A.; Rodriguez, J. P.; Caplan, A. I. Connect. Tissue Res. 1997, 36, 175.
100. Hincke, M. T.; Gautron, J.; Tsang, C. P.; McKee, M. D.; Nys, Y. J. Biol. Chem. 1999, 274, 32915.
101. Wu, T.-M.; Rodriguez, J. P.; Fink, D. J.; Carrino, D. A.; Blackwell, J.; Caplan, A. I.; Heuer, A. H. Matrix Biol. 1994, 14, 507.
102. Fernandez, M. S. A.; Moya, A. L.; Lopez, L.; Arias, J. L. Matrix Biol. 2001, 19, 793.
103. Panheleux, M.; Bain, M.; Fernandez, M. S.; Morales, I.; Gautron, J.; Arias, J. L.; Solomon, S. E.; Hincke, M.; Nys, Y. Br. Poult. Sci. 1999, 40, 240.
104. Fermin, C. D.; Lovett, A. E.; Igarashi, M.; Dunner, K. Acta Anat. 1990, 138, 75.
105. Borelli, G.; Mayer-Gostan, N.; De Pontual, H.; Boeuf, G.; Payan, P. Calcif. Tissue Int. 2001, 69, 356.
106. Borelli, G.; Mayer-Gostan, N.; Merle, P. L.; De Pontual, H.; Boeuf, G.; Allemand, D.; Payan, P. Calcif. Tissue Int. 2003, 72, 717.
107. Goreau, T. F. Biol. Bull. 1959, 116, 59.
108. Goldberg, W. M. Tissue Cell 2001, 33, 376.
109. Constantz, B. R.; Weiner, S. J. Exp. Zool. 1988, 248, 253.
110. Allemand, D.; Cuif, J.-P.; Watabe, N.; Oishi, M.; Kawagushi, T. Bull. Inst. Oceanogr. Monaco 1994, 14, 129.
111. Dauphin, Y. Int. J. Biol. Macromol. 2001, 28, 293.
112. Cuif, J.-P. Y.; Dauphin, Y.; Doucet, J.; Salome, M.; Susini, J. Geochim. Cosmochim. Acta 2003, 67, 75.
113. Volpi, N. Biomaterials 1999, 20, 1359.
114. Volpi, N. Biomaterials 2002, 23, 3015.
115. Rodríguez-Navarro, A.; Cabral Je Melo, C.; Batista, N.; Morimoto, N.; Alvarez-Lloret, P.; Ortega-Huertas, M.; Fuenzalida, V. M.; Arias, J. I.; Wiff, J. P.; Arias, J. L. J. Struct. Biol. 2006, 156, 355.
116. Luquet, G.; Fernandez, M. S.; Navarrete, M. J.; Arias, J. L.; Guichard, N.; Marie, B.; Marin, F. In Biomineralization, from Paleontology to Materials Science; Arias, J. L.,. Fernandez, M. S., Eds.; Editorial Universitaria: Santiago, Chile, 2007; pp 319-328.
117. Addadi, L.; Raz, S.; Weiner, S. Adv. Mater. 2003, 15, 959.
118. Manoli, F.; Dalas, E. J. Cryst. Growth 2000, 217, 416.
119. Addadi, L.; Moradian, J.; Shay, J. E.; Maroudas, N. G.; Weiner, S. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1987, 84, 2732.
120. Arias, J. I.; Jure, C.; Wiff, J. P.; Fernandez, M. S.; Wiff, J. P.; Fuenzalida, V. M.; Arias, J. L. Mater. Res. Soc. Symp. Proc. 2002, 711, 243.
121. Arias, J. L.; Neira, A. C.; Arias, J. I.; Escobar, C.; Bodero, M.; David, M.; Fernandez, M. S. J. Mater. Chem. 2004, 14, 2154.
122. Mann, S.; Heywood, B. R.; Rajam, S.; Birchall, J. D. Nature 1988, 334, 692.
123. Aizenberg, J.; Black, A. J.; Whitesides, G. M. Nature 1999, 398, 495.