Magnetoszóma

A magnetoszóma ( Eng.  Magnetosome ) egy baktériumsejt organellumja , amely kémiailag tiszta magnetit (Fe 3 O 4 ) vagy greigit ( Fe 3 S 4 ) szilárd kristálya, amelyet membrán vesz körül . A magnetoszómákkal rendelkező baktériumok képesek magnetotaxisra - a sejt mágneses térre adott válaszával összefüggő mozgásra (ezeket magnetotaktikus baktériumoknak nevezik ) [1] .

Épület

A magnetit (vagy greigit) kristálya kuboktaéderes , golyó alakú vagy hatszögletű - prizmás alakú, és 25-130 nm hosszúságú. Néha más vasásványokat is tartalmaznak: makinavitet (tetragonális FeS ) és köbös FeS-t, de néha a Fe 3 S 4 prekurzorainak tekintik [2] [3] . A magnetoszóma membrán egy foszfolipid kettős réteg , és egyes fehérjéi sehol máshol nem találhatók [4] . A magnetoszómák általában hosszanti láncot alkotnak, ritkábban 2 vagy 3 párhuzamos vagy egymást metsző láncba állnak össze. Egyes baktériumoknak egyetlen magnetoszómája van. A magnetoszómákkal rendelkező baktériumok tenger-, folyó- és tófenéki iszapokban, homokos tengerpartokon, rizsföldeken és elárasztott talajokban élnek. Az anyagcsere típusától függően kemoorganotróf mikroaerofilek vagy anaerobok [1] .

Biogenezis

Feltételezik, hogy a magnetoszómák a sejtmembránból a sejt belsejébe bebimbózó hólyagokból származnak . A magnetoszóma prekurzorok bimbózása magában foglalja az Mps fehérjét, amely az invaginációs folyamatot beindító aciláz szerepét töltheti be. Továbbá a vas a citoplazmából jut be a hólyagokba . A vas vezikulákba történő pumpálásában a kulcsszerepet a MagA fehérje tölti be, amely Fe 2+ -ionokat szállít a vezikulákba, és protonokat pumpál ki belőlük [1] . Bizonyíték van arra, hogy a magnetoszómák nem független vezikulák, hanem csak a sejtmembrán invaginációi [5] .

Funkciók

Valószínű, hogy kezdetben a magnetoszómák a vas tárolására szolgáltak. A magnetoszómákban a toxikus vasionok izolálódnak, és a mágneses orientáció másodlagos funkcióvá vált. Ezért a magnetoszómák nemcsak az élőhelyükön sok vasat tartalmazó baktériumokban vannak jelen, hanem egyes szabadon lebegő tengeri baktériumokban is [1] . A magnetoszómák segítenek a baktériumoknak navigálni a Föld mágneses erővonalaihoz képest, és kiválasztják az optimális helyet [6] .

Alkalmazás

A bakteriális magnetoszómák széles körben alkalmazhatók a biotechnológiában és a nanotechnológiában . A mesterségesen létrehozott magnetit nanorészecskékkel ellentétben a magnetoszómákból származó magnetit kristályok stabilak, kémiailag tiszták, megközelítőleg azonos méretűek és formájúak, mágneses tulajdonságaik mérsékelt hőmérsékleten állandóak . A magnetoszómák felhasználhatók bioremediációban , sejtszétválasztásban, DNS , antigének és egyéb vegyületek kimutatásában [7] , gyógyszerek és bizonyos gének sejtekbe juttatásához [8] , enzimek immobilizálásához , a mágneses használatával kapott képek kontrasztjának fokozásához. rezonancia, valamint a kreációs hipertermia , amelyet a rákos sejtek elpusztítására használnak [9] [4] . Ha a magnetoszómákat biokompatibilis polimerekkel (például peptidekkel) vonják be, akkor alkalmazási körük sokkal szélesebb lesz [10] .

Jegyzetek

  1. ↑ 1 2 3 4 Pinevich, 2006 , p. 233-235.
  2. ↑ Bazylizinki Dennis A. , Heywood Brigid R. , Mann Stephen , Frankel Richard B. Fe304 és Fe3S4 baktériumban   // Természet . - 1993. - november ( 366. évf. , 6452. sz.). - P. 218-218 . — ISSN 0028-0836 . - doi : 10.1038/366218a0 .
  3. ↑ Bazylinski DA , Frankel RB , Heywood BR , Mann S. , King JW , Donaghay PL , Hanson AK Magnetit (Fe(inf3)O(inf4)) és Greigit (Fe(inf3)S(inf4)) szabályozott biomineralizációja Magnetotaktikus baktérium.  (angol)  // Alkalmazott és környezeti mikrobiológia. - 1995. - szeptember ( 61. évf. , 9. sz.). - P. 3232-3239 . — PMID 16535116 .
  4. ↑ 1 2 Vargas G. , Cypriano J. , Correa T. , Leão P. , Bazylinski DA , Abreu F. Magnetotactic Bacteria, Magnetosomes and Magnetosome Crystals in Biotechnology and Nanotechnology: Mini-Review.  (angol)  // Molekulák (Basel, Svájc). - 2018. - szeptember 24. ( 23. évf. , 10. sz.). - doi : 10,3390/molekula23102438 . — PMID 30249983 .
  5. ↑ Komeili A. , Li Z. , Newman DK , Jensen GJ A magnetoszómák a MamK aktinszerű fehérje által szervezett sejtmembráninvaginációk.  (angol)  // Tudomány (New York, NY). - 2006. - január 13. ( 311. évf. , 5758. sz.). - P. 242-245 . - doi : 10.1126/tudomány.1123231 . — PMID 16373532 .
  6. ↑ Netrusov, Kotova, 2012 , p. 75.
  7. ↑ He J. , Tian J. , Xu J. , Wang K. , Li J. , Gee SJ , Hammock BD , Li QX , Xu T. Nanotestek erős és orientált konjugációja magnetoszómákra gyors immunmágneses vizsgálat kifejlesztéséhez a tetrabrómobiszfenol-A környezeti kimutatása.  (angol)  // Analitikai és bioanalitikai kémia. - 2018. - október ( 410. évf . , 25. sz.). - 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 Az apoptin-cecropin B fokozott daganatellenes hatása humán hepatomasejteken bakteriális mágneses részecske génbejuttató rendszer segítségével.  (angol)  // Biokémiai és biofizikai kutatási kommunikáció. - 2018. - február 5. ( 496. évf . , 2. sz.). - P. 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 , mint terápiás szerek a glioblasztóma kísérleti modelljében.  (angol)  // Contrast Media & Molecular Imaging. - 2018. - Kt. 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. Bakteriális mágneses nanorészecskék in vivo bevonása Spider Silk-Inspired Peptides Magnetosome Expression által.  (angol)  // Biomakromolekulák. - 2018. - március 12. ( 19. évf . 3. sz .). - P. 962-972 . - doi : 10.1021/acs.biomac.7b01749 . — PMID 29357230 .

Irodalom

 A baktériumsejt szerkezete
Sejtfal
külső burok
A nyomtatvány