Magnetosomi

Magnetosomi ( eng.  Magnetosome ) on bakteerisolun organelli , joka on kalvon ympäröimä kemiallisesti puhtaan magnetiitin (Fe 3 O 4 ) tai greigiitin ( Fe 3 S 4 ) kiinteä kide . Bakteerit, joilla on magnetosomit, kykenevät magnetotaksiseen eli liikkeeseen, joka liittyy solun vasteeseen magneettikenttään (niitä kutsutaan magnetotaktisiksi bakteereiksi ) [1] .

Rakennus

Magnetiitin (tai greigiitti) kiteellä on kuutioktaedri , luodin muotoinen tai kuusikulmainen- prismaattinen muoto ja sen pituus on 25-130 nm . Joskus ne sisältävät muita rautamineraaleja: makinaviite (tetragonaalinen FeS ) ja kuutioinen FeS, mutta joskus niitä pidetään Fe 3 S 4 -prekursoreina [2] [3] . Magnetosomikalvo on fosfolipidikaksoiskerros , ja joitain sen proteiineista ei löydy mistään muualta [4] . Pääsääntöisesti magnetosomit muodostavat pitkittäisen ketjun, harvemmin ne kootaan 2 tai 3 rinnakkaiseen tai leikkaavaan ketjuun. Joillakin bakteereilla on yksittäisiä magnetosomeja. Magnetosomeja sisältävät bakteerit elävät meren, jokien ja järvien pohjalietteissä, hiekkarannoilla, riisipelloilla ja tulvassa. Aineenvaihduntatyypistä riippuen ne ovat kemoorganotrofisia mikroaerofiilejä tai anaerobeja [1] .

Biogenesis

Magnetosomien uskotaan olevan peräisin rakkuloista , jotka syntyvät solukalvosta solun sisäpuolelle. Magnetosomien esiasteiden orastumiseen liittyy Mps-proteiini, joka voi toimia asylaasina , joka laukaisee invaginaatioprosessin. Lisäksi rauta tulee rakkuloihin sytoplasmasta . Avainrooli raudan pumppaamisessa vesikkeleihin on MagA-proteiinilla, joka kuljettaa Fe 2+ -ioneja vesikkeleihin ja pumppaa niistä protoneja [1] . On näyttöä siitä, että magnetosomit eivät ole itsenäisiä vesikkelejä, vaan vain solukalvon invaginaatioita [5] .

Toiminnot

On todennäköistä, että alun perin magnetosomit varastoivat rautaa. Magnetosomeissa myrkylliset rauta-ionit eristetään, ja magneettisesta orientaatiosta on tullut toissijainen toiminto. Siksi magnetosomeja ei ole vain bakteereissa, joiden elinympäristössä on paljon rautaa, vaan myös joissakin vapaasti kelluvissa meren bakteereissa [1] . Magnetosomit auttavat bakteereita navigoimaan suhteessa Maan magneettikenttälinjoihin ja valitsevat optimaalisen sijainnin [6] .

Sovellus

Bakteerimagnetosomeja voidaan soveltaa laajasti bioteknologiassa ja nanoteknologiassa . Toisin kuin keinotekoisesti luodut magnetiittinanohiukkaset , magnetosomien magnetiittikiteet ovat pysyviä, kemiallisesti puhtaita, suunnilleen samankokoisia ja -muotoisia, niiden magneettiset ominaisuudet ovat vakiot kohtuullisissa lämpötiloissa . Magnetosomeja voidaan käyttää bioremediatiossa , solujen erottamisessa, DNA :n , antigeenien ja muiden yhdisteiden havaitsemisessa [7] , lääkkeiden ja tiettyjen geenien toimittamisessa soluihin [8] , entsyymien immobilisoinnissa , magneettisilla kuvien kontrastin parantamisessa. resonanssi, samoin kuin luomishypertermia , jota käytetään tuhoamaan syöpäsoluja [9] [4] . Jos magnetosomit päällystetään bioyhteensopivilla polymeereillä (esimerkiksi peptideillä), niiden käyttöalue on paljon laajempi [10] .

Muistiinpanot

  1. ↑ 1 2 3 4 Pinevich, 2006 , s. 233-235.
  2. ↑ Bazylizinki Dennis A. , Heywood Brigid R. , Mann Stephen , Frankel Richard B. Fe304 ja Fe3S4 bakteerissa   // Nature . - 1993. - marraskuu ( nide 366 , nro 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 Magnetiitin (Fe(inf3)O(inf4)) ja greigiitin (Fe(inf3)S(inf4)) kontrolloitu biomineralisaatio Magnetotaktinen bakteeri.  (englanti)  // Applied And Environmental Microbiology. - 1995. - syyskuu ( osa 61 , nro 9 ) . - P. 3232-3239 . — PMID 16535116 .
  4. ↑ 1 2 Vargas G. , Cypriano J. , Correa T. , Leão P. , Bazylinski DA , Abreu F. Magnetotaktisten bakteerien, magnetosomien ja magnetosomikiteiden sovellukset bioteknologiassa ja nanoteknologiassa: Mini-Review.  (englanti)  // Molecules (Basel, Sveitsi). - 2018. - 24. syyskuuta ( osa 23 , nro 10 ). - doi : 10,3390/molekyylit23102438 . — PMID 30249983 .
  5. ↑ Komeili A. , Li Z. , Newman DK , Jensen GJ Magnetosomit ovat solukalvon invaginaatioita, joita organisoi aktiinin kaltainen proteiini MamK.  (englanti)  // Tiede (New York, NY). - 2006. - 13. tammikuuta ( nide 311 , nro 5758 ). - s. 242-245 . - doi : 10.1126/tiede.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. Nanokappaleiden vahva ja suuntautunut konjugaatio magnetosomeihin nopean immunomagneettisen määrityksen kehittämiseksi tetrabromibisfenoli-A:n ympäristöhavainnointi.  (englanti)  // Analyyttinen ja bioanalyyttinen kemia. - 2018. - lokakuu ( osa 410 , nro 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 Apoptiini-sekropiini B:n tehostettu kasvainten vastainen vaikutus ihmisen hepatoomasoluihin käyttämällä bakteerimagneettisten hiukkasten geeninsyöttöjärjestelmää.  (englanti)  // Biokemiallisen ja biofysikaalisen tutkimuksen viestintä. - 2018. - 5. helmikuuta ( nide 496 , nro 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 Theranostic-aineina glioblastooman kokeellisessa mallissa.  (Englanti)  // Kontrastimedia ja molekyylikuvaus. - 2018. - Vol. 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. Bakteerien magneettisten nanohiukkasten in vivo -pinnoitus Spider Silk-Inspired Peptides Magnetosome Expressionilla.  (englanti)  // Biomacromolecules. - 2018. - 12. maaliskuuta ( osa 19 , nro 3 ). - s. 962-972 . - doi : 10.1021/acs.biomac.7b01749 . — PMID 29357230 .

Kirjallisuus

 Bakteerisolun rakenne
Soluseinän
ulkokuori
Lomake