Magnetosom

Magnetosom ( Eng.  Magnetosome ) er en organel af en bakteriecelle , som er en fast krystal af kemisk ren magnetit (Fe 3 O 4 ) eller greigit (Fe 3 S 4 ) omgivet af en membran . Bakterier, der besidder magnetosomer, er i stand til magnetotaxis - bevægelse forbundet med cellens reaktion på et magnetfelt (de kaldes magnetotaktiske bakterier ) [1] .

Bygning

Krystallen af ​​magnetit (eller greigit) har en cuboctaedral , kugleformet eller sekskantet - prismatisk form og når fra 25 til 130 nm i længden. Nogle gange indeholder de andre jernmineraler: makinavit (tetragonal FeS ) og kubisk FeS, men nogle gange betragtes de som forløbere for Fe 3 S 4 [2] [3] . Magnetosommembranen er et fosfolipid -dobbeltlag , og nogle af dens proteiner findes ingen andre steder [4] . Som regel danner magnetosomer en langsgående kæde; sjældnere er de samlet i 2 eller 3 parallelle eller krydsende kæder. Nogle bakterier har enkelte magnetosomer. Bakterier med magnetosomer lever i hav-, flod- og søbundsslam, på sandstrande, rismarker og i oversvømmede jorder. Alt efter typen af ​​stofskifte er de kemoorganotrofe mikroaerofile eller anaerobe [1] .

Biogenese

Magnetosomer menes at være afledt af vesikler , der knopper fra cellemembranen ind i cellens indre. Udspringet af magnetosomprækursorer involverer Mps-proteinet, som kan spille rollen som en acylase , der udløser invaginationsprocessen. Ydermere kommer jern ind i vesiklerne fra cytoplasmaet . Nøglerollen i pumpningen af ​​jern til vesikler spilles af MagA-proteinet, som transporterer Fe 2+ ioner ind i vesikler og pumper protoner ud fra dem [1] . Der er bevis for, at magnetosomer ikke er uafhængige vesikler, men kun invaginationer af cellemembranen [5] .

Funktioner

Det er sandsynligt, at magnetosomer oprindeligt tjente til at opbevare jern. I magnetosomer er giftige jernholdige ioner isoleret, og magnetisk orientering er blevet en sekundær funktion. Derfor er magnetosomer til stede ikke kun i bakterier, der har meget jern i deres habitat, men også i nogle fritsvævende marine bakterier [1] . Magnetosomer hjælper bakterier med at navigere i forhold til Jordens magnetiske feltlinjer ved at vælge den optimale placering [6] .

Ansøgning

Bakterielle magnetosomer kan finde bred anvendelse inden for bioteknologi og nanoteknologi . I modsætning til kunstigt skabte magnetitnanopartikler er magnetitkrystaller fra magnetosomer stabile, kemisk rene, har omtrent samme størrelse og form, deres magnetiske egenskaber er konstante ved moderate temperaturer . Magnetosomer kan bruges til bioremediering , celleadskillelse, påvisning af DNA , antigener og andre forbindelser [7] , levering af lægemidler og visse gener til celler [8] , immobilisering af enzymer , forbedring af kontrasten i billeder opnået ved hjælp af magnetiske resonans, samt skabelsen hypertermi , som bruges til at ødelægge kræftceller [9] [4] . Hvis magnetosomer er coatet med biokompatible polymerer (for eksempel peptider), så vil deres anvendelsesområde være meget bredere [10] .

Noter

  1. ↑ 1 2 3 4 Pinevich, 2006 , s. 233-235.
  2. ↑ Bazylizinki Dennis A. , Heywood Brigid R. , Mann Stephen , Frankel Richard B. Fe304 og Fe3S4 i en bakterie   // Nature . - 1993. - November ( vol. 366 , nr. 6452 ). - S. 218-218 . — ISSN 0028-0836 . - doi : 10.1038/366218a0 .
  3. ↑ Bazylinski DA , Frankel RB , Heywood BR , Mann S. , King JW , Donaghay PL , Hanson AK Controlled Biomineralization of Magnetite (Fe(inf3)O(inf4)) and Greigite (Fe(inf3)S(inf4)) in a Magnettaktisk bakterie.  (engelsk)  // Applied And Environmental Microbiology. - 1995. - September ( bind 61 , nr. 9 ). - s. 3232-3239 . — PMID 16535116 .
  4. ↑ 1 2 Vargas G. , Cypriano J. , Correa T. , Leão P. , Bazylinski DA , Abreu F. Applications of Magnetotactic Bacteria, Magnetosomes and Magnetosome Crystals in Biotechnology and Nanotechnology: Mini-Review.  (engelsk)  // Molecules (Basel, Schweiz). - 2018. - 24. september ( bind 23 , nr. 10 ). - doi : 10,3390/molekyler23102438 . — PMID 30249983 .
  5. ↑ Komeili A. , Li Z. , Newman DK , Jensen GJ Magnetosomer er cellemembraninvaginationer organiseret af det aktinlignende protein MamK.  (engelsk)  // Science (New York, NY). - 2006. - 13. januar ( bd. 311 , nr. 5758 ). - S. 242-245 . - doi : 10.1126/science.1123231 . — PMID 16373532 .
  6. ↑ Netrusov, Kotova, 2012 , s. 75.
  7. ↑ He J. , Tian J. , Xu J. , Wang K. , Li J. , Gee SJ , Hammock BD , Li QX , Xu T. Stærk og orienteret konjugation af nanobodies på magnetosomer til udvikling af et hurtigt immunomagnetisk assay for miljøpåvisning af tetrabromobisphenol-A.  (engelsk)  // Analytisk og bioanalytisk kemi. - 2018. - Oktober ( bind 410 , nr. 25 ). - P. 6633-6642 . - doi : 10.1007/s00216-018-1270-9 . — PMID 30066195 .
  8. ↑ Wang X. , Wang JG , Geng YY , Wang JJ , Zhang XM , Yang SS , Jiang W. , Liu WQ En forbedret antitumoreffekt af apoptin-cecropin B på humane hepatomceller ved at bruge bakteriel magnetisk partikelgenleveringssystem.  (engelsk)  // Biokemisk og biofysisk forskningskommunikation. - 2018. - 5. februar ( bd. 496 , nr. 2 ). - s. 719-725 . - doi : 10.1016/j.bbrc.2018.01.108 . — PMID 29355529 .
  9. ↑ Mannucci S. , Tambalo S. , Conti G. , Ghin L. , Milanese A. , Carboncino A. , Nicolato E. , Marinozzi MR , Benati D. , Bassi R. , Marzola P. , Sbarbati A. Magnetosomes Extracted from Magnetospirillum gryphiswaldense som teranostiske midler i en eksperimentel model for glioblastom.  (engelsk)  // Kontrastmedier og molekylær billeddannelse. - 2018. - Bd. 2018 . - P. 2198703-2198703 . - doi : 10.1155/2018/2198703 . — PMID 30116160 .
  10. ↑ Mickoleit F. , Borkner CB , Toro-Nahuelpan M. , Herold HM , Maier DS , Plitzko JM , Scheibel T. , Schüler D. In vivo-coating af bakterielle magnetiske nanopartikler ved magnetosomekspression af edderkoppesilke-inspirerede peptider.  (engelsk)  // Biomakromolekyler. - 2018. - 12. marts ( bind 19 , nr. 3 ). - s. 962-972 . - doi : 10.1021/acs.biomac.7b01749 . — PMID 29357230 .

Litteratur

 Strukturen af ​​en bakteriecelle
Cellevæg
ydre skal
Formen