Crystal Initiation Structures in Developing Enamel: Possible Implications for Caries Dissolution of Enamel Crystals

Investigations of developing enamel crystals using Atomic and Chemical Force Microscopy (AFM, CFM) have revealed a subunit structure. Subunits were seen in height images as collinear swellings about 30 nM in diameter on crystal surfaces. In friction mode they were visible as positive regions. These were similar in size (30–50 nM) to collinear spherical structures, presumably mineral matrix complexes, seen in developing enamel using a freeze fracturing/freeze etching procedure. More detailed AFM studies on mature enamel suggested that the 30–50 nM structures were composed of smaller units, ~10–15 nM in diameter. These were clustered in hexagonal or perhaps a spiral arrangement. It was suggested that these could be the imprints of initiation sites for mineral precipitation. The investigation aimed at examining original freeze etched images at high resolution to see if the smaller subunits observed using AFM in mature enamel were also present in developing enamel i.e., before loss of the organic matrix. The method used was freeze etching. Briefly samples of developing rat enamel were rapidly frozen, fractured under vacuum, and ice sublimed from the fractured surface. The fractured surface was shadowed with platinum or gold and the metal replica subjected to high resolution TEM. For AFM studies high-resolution tapping mode imaging of human mature enamel sections was performed in air under ambient conditions at a point midway between the cusp and the cervical margin. Both AFM and freeze etch studies showed structures 30–50 nM in diameter. AFM indicated that these may be clusters of somewhat smaller structures ~10–15 nM maybe hexagonally or spirally arranged. High resolution freeze etching images of very early enamel showed ~30–50 nM spherical structures in a disordered arrangement. No smaller units at 10–15 nM were clearly seen. However, when linear arrangements of 30–50 nM units were visible the picture was more complex but also smaller units including ~10–15 nM units could be observed. Conclusions: Structures ~10–15 nM in diameter were detected in developing enamel. While the appearance was complex, these were most evident when the 30–5 nM structures were in linear arrays. Formation of linear arrays of subunits may be associated with the development of mineral initiation sites and attendant processing of matrix proteins

Biologische Beiträge zum Leib-Seele-Problem. Eine wissenschaftshistorische und -theoretische Untersuchung unter besonderer Berücksichtigung der Molekularen Genetik und Theoretischen Biologie

Ziel dieser Arbeit ist eine wissenschaftshistorische und -theoretische Untersuchung des Leib-Seele Problems. Die drei naturwissenschaftlichen Systeme, auf die sich diese Arbeit bezieht, sind Aristoteles’ Wissenschaftsphilosophie, v. Uexkülls Theoretische Biologie, und eine Protobiochemie der Molekularen Genetik. In Hinblick auf die Philosophie des Geistes haben wir die Naturgötter der Vor- und Frühgeschichte behandelt, biographische, psychologische, zeitgeschichtliche, und philosophische Hintergründe von Descartes’ Trennung zwischen Körper und Seele diskutiert, und Martin Heideggers Fundamentalontologie aus der Perspektive von Angst und Sorge analysiert. Zusammen, zufällig oder nicht, sind alle diese Systeme in der Auseinandersetzung zwischen Geist und einer wirklichen, physischen Umwelt entstanden. Auch in der aktuellen Diskussion des Leib-Seele-Problems bestehen nach wie vor Probleme mit der Reduktion mentaler Konzepte auf physische Ereignisse und mit der Möglichkeit kausaler Geist-Körper-Beziehungen. In unserer wissenschaftstheoretischen Analyse haben wir aufgezeigt, daß das Leib-Seele-Problem vornehmlich als sprachtheoretisches Problem zweier Beschreibungssprachen besteht. Solange wir Phänomene des Geistes aus der wissenschaftlicher Perspektive betrachten, verwenden wir verschiedene Methoden, um das Wesen psychischer und physischer Phänomene zu erkunden, und selbst wenn diese Methoden denselben Gegenstand erforschen, benutzen wir verschiedene Beschreibungssprachen, um unser Wissen zu qualifizieren. Wir haben darüber hinaus eine begriffliche Trennung zwischen verschiedenen Formen von Geisteshandlungen vorgenommen, insbesondere zwischen (i) Reflexhandlungen, (ii) Sinneswahrnehmungen, und (iii) Bewußtseinszustände und Qualia. Hier argumentieren wir, daß insbesondere im Fall von (iii) nicht die Interaktion mit der Außenwelt noch die neurobiologische Repräsentanz im Vordergrund stehen, sondern die Bewußtseinsleistung an und für sich. Diese Unterscheidung verschiedener Geistesaktivitäten erlaubt uns eine begriffliche Position gegen den reduktiven Materialismus, indem wir argumentieren, daß es in unserer Sprache, Kommunikation, und selbst in unserer Anschauung im Falle von Bewußtszuständen und Qualia nicht um den neurokybernetischen Prozess sondern um das geistige Phänomen geht, das als kognitive Entität an und für sich die Basis für Kommunikation und Reflexion darstellt. Neben der Zurückweisung des Leib-Seele-Problems aus sprach- und wissenschaftstheoretischer Perspektive ist der Funktionalismus die vielleicht am nächsten stehende Position. Die Attraktivität des Funktionalismus besteht darin, zwei verschiedene Beschreibungssprachen für physische und psychische Phänomene eingeführt zu haben. Im Gegensatz zum Scheinproblem-Ansatz erlaubt der Funktionalismus die Möglichkeit einer psychophysischen Repräsentation. Diese Möglichkeit ist insbesondere attraktiv, wenn wir über psycho-physische Interaktionen reden wollen, wie zum Beispiel in der psychosomatischen Medizin. Über das methodische Begreifen und Erfassen des Gehirns hinaus stellt sich jedoch auch die Frage nach der Kompatibilität mentaler und physikalischer Ereignisse und nach der Natur des Leib-Seele-Problems. Wir schlagen deshalb einen emergenztheoretischen Multiaspekt-Ansatz vor, um die verschiedenen Wege natur- und geisteswissenschaftlicher Methodik in unsere anschauliche Erfassung des Leib-Seele-Problems und insbesondere des Gehirns einfließen zu lassen. Hier folgen wir Aristoteles’ Teleologie, Martin Heideggers’ Fundamentalontologie und Carl Gustav Jungs Konzept des Unus Mundus , indem wir zur Vereinigung physischer und psychischer Vorstellungswelten aufrufen, um eine Seinsverwirklichung zu erzielen, die über isolierte Einzelwissenschaften und Einzelerfahrungen hinaus geht. Diese Arbeit war von Anfang an nicht nur als Analyse des Leib-Seele-Problems aus der Perspektive der Analytischen Philosophie konzipiert worden, sondern vielmehr als wissenschaftstheoretischer und wissenschaftshistorischer Beitrag zum Leib-Seele-Problem aus der Sicht der Naturwissenschaften. Unsere Kleine Proteobiochemie der Molekularen Genetik hat demonstriert, zu welchem Ausmaß Gene zur Entwicklung und Formbildung der Lebewesen beitragen. Wir haben jedoch auch gelernt, daß genetische Kontrolle Grenzen hat, insbesondere wo Einflüsse der Umwelt, Spontaneität, und psychosomatischen Wechselwirkungen zum Tragen kommen. Über die molekulargenetische Perspektive hinaus haben wir den menschlichen Geist im Kampf zwischen Freiheit, Umwelt, Variabilität, und evolutionshistorisch überlieferter Planmäßigkeit erfahren, und uns ist klar geworden, wie wenig wir über die neurobiologische Natur bewußter Vorgänge wirklich wissen

Alan Fincham and the era of enamel protein Biochemistry

Enamel research experienced an unprecedented period of growth during the latter part of the 20th century until today. This growth is in part due to the contributions of a number of iconic scientists such as Alan G. Fincham, the focus of the present review. Alan was involved in many of the seminal discoveries of this time, including the identification of the critical amelogenin peptides TRAP and LRAP, the determination of the amelogenin amino acid sequence, the identification of the sole serin-16 phosphorylation site, and the amelogenin nanosphere theory. Alan was also a superb mentor to graduate students and others. His experience and leadership related to problem-based learning greatly affected predoctoral dental education at the University of Southern California and in the United States

Biologische Beiträge zum Leib-Seele-Problem. Eine wissenschaftshistorische und -theoretische Untersuchung unter besonderer Berücksichtigung der Molekularen Genetik und Theoretischen Biologie

Ziel dieser Arbeit ist eine wissenschaftshistorische und -theoretische Untersuchung des Leib-Seele Problems. Die drei naturwissenschaftlichen Systeme, auf die sich diese Arbeit bezieht, sind Aristoteles’ Wissenschaftsphilosophie, v. Uexkülls Theoretische Biologie, und eine Protobiochemie der Molekularen Genetik. In Hinblick auf die Philosophie des Geistes haben wir die Naturgötter der Vor- und Frühgeschichte behandelt, biographische, psychologische, zeitgeschichtliche, und philosophische Hintergründe von Descartes’ Trennung zwischen Körper und Seele diskutiert, und Martin Heideggers Fundamentalontologie aus der Perspektive von Angst und Sorge analysiert. Zusammen, zufällig oder nicht, sind alle diese Systeme in der Auseinandersetzung zwischen Geist und einer wirklichen, physischen Umwelt entstanden. Auch in der aktuellen Diskussion des Leib-Seele-Problems bestehen nach wie vor Probleme mit der Reduktion mentaler Konzepte auf physische Ereignisse und mit der Möglichkeit kausaler Geist-Körper-Beziehungen. In unserer wissenschaftstheoretischen Analyse haben wir aufgezeigt, daß das Leib-Seele-Problem vornehmlich als sprachtheoretisches Problem zweier Beschreibungssprachen besteht. Solange wir Phänomene des Geistes aus der wissenschaftlicher Perspektive betrachten, verwenden wir verschiedene Methoden, um das Wesen psychischer und physischer Phänomene zu erkunden, und selbst wenn diese Methoden denselben Gegenstand erforschen, benutzen wir verschiedene Beschreibungssprachen, um unser Wissen zu qualifizieren. Wir haben darüber hinaus eine begriffliche Trennung zwischen verschiedenen Formen von Geisteshandlungen vorgenommen, insbesondere zwischen (i) Reflexhandlungen, (ii) Sinneswahrnehmungen, und (iii) Bewußtseinszustände und Qualia. Hier argumentieren wir, daß insbesondere im Fall von (iii) nicht die Interaktion mit der Außenwelt noch die neurobiologische Repräsentanz im Vordergrund stehen, sondern die Bewußtseinsleistung an und für sich. Diese Unterscheidung verschiedener Geistesaktivitäten erlaubt uns eine begriffliche Position gegen den reduktiven Materialismus, indem wir argumentieren, daß es in unserer Sprache, Kommunikation, und selbst in unserer Anschauung im Falle von Bewußtszuständen und Qualia nicht um den neurokybernetischen Prozess sondern um das geistige Phänomen geht, das als kognitive Entität an und für sich die Basis für Kommunikation und Reflexion darstellt. Neben der Zurückweisung des Leib-Seele-Problems aus sprach- und wissenschaftstheoretischer Perspektive ist der Funktionalismus die vielleicht am nächsten stehende Position. Die Attraktivität des Funktionalismus besteht darin, zwei verschiedene Beschreibungssprachen für physische und psychische Phänomene eingeführt zu haben. Im Gegensatz zum Scheinproblem-Ansatz erlaubt der Funktionalismus die Möglichkeit einer psychophysischen Repräsentation. Diese Möglichkeit ist insbesondere attraktiv, wenn wir über psycho-physische Interaktionen reden wollen, wie zum Beispiel in der psychosomatischen Medizin. Über das methodische Begreifen und Erfassen des Gehirns hinaus stellt sich jedoch auch die Frage nach der Kompatibilität mentaler und physikalischer Ereignisse und nach der Natur des Leib-Seele-Problems. Wir schlagen deshalb einen emergenztheoretischen Multiaspekt-Ansatz vor, um die verschiedenen Wege natur- und geisteswissenschaftlicher Methodik in unsere anschauliche Erfassung des Leib-Seele-Problems und insbesondere des Gehirns einfließen zu lassen. Hier folgen wir Aristoteles’ Teleologie, Martin Heideggers’ Fundamentalontologie und Carl Gustav Jungs Konzept des Unus Mundus , indem wir zur Vereinigung physischer und psychischer Vorstellungswelten aufrufen, um eine Seinsverwirklichung zu erzielen, die über isolierte Einzelwissenschaften und Einzelerfahrungen hinaus geht. Diese Arbeit war von Anfang an nicht nur als Analyse des Leib-Seele-Problems aus der Perspektive der Analytischen Philosophie konzipiert worden, sondern vielmehr als wissenschaftstheoretischer und wissenschaftshistorischer Beitrag zum Leib-Seele-Problem aus der Sicht der Naturwissenschaften. Unsere Kleine Proteobiochemie der Molekularen Genetik hat demonstriert, zu welchem Ausmaß Gene zur Entwicklung und Formbildung der Lebewesen beitragen. Wir haben jedoch auch gelernt, daß genetische Kontrolle Grenzen hat, insbesondere wo Einflüsse der Umwelt, Spontaneität, und psychosomatischen Wechselwirkungen zum Tragen kommen. Über die molekulargenetische Perspektive hinaus haben wir den menschlichen Geist im Kampf zwischen Freiheit, Umwelt, Variabilität, und evolutionshistorisch überlieferter Planmäßigkeit erfahren, und uns ist klar geworden, wie wenig wir über die neurobiologische Natur bewußter Vorgänge wirklich wissen

Meeting report: a hard look at the state of enamel research.

The Encouraging Novel Amelogenesis Models and Ex vivo cell Lines (ENAMEL) Development workshop was held on 23 June 2017 at the Bethesda headquarters of the National Institute of Dental and Craniofacial Research (NIDCR). Discussion topics included model organisms, stem cells/cell lines, and tissues/3D cell culture/organoids. Scientists from a number of disciplines, representing institutions from across the United States, gathered to discuss advances in our understanding of enamel, as well as future directions for the field

Elongated Polyproline Motifs Facilitate Enamel Evolution through Matrix Subunit Compaction

How does proline-repeat motif length in the proteins of teeth and bones relate to the evolution of vertebrates? Counterintuitively, longer repeat stretches are associated with smaller aggregated subunits within a supramolecular matrix, resulting in enhanced crystal length in mammalian versus amphibian tooth enamel

Leucine‐Rich Amelogenin Peptide: A Candidate Signaling Molecule During Cementogenesis

Peer Reviewedhttps://deepblue.lib.umich.edu/bitstream/2027.42/141564/1/jper1126.pd

Consequences for enamel development and mineralization resulting from loss of function of ameloblastin or enamelin

Peer Reviewedhttp://deepblue.lib.umich.edu/bitstream/2027.42/72194/1/j.1600-0722.2009.00666.x.pd