Magnetozom

Magnetozomul ( Ing.  Magnetosome ) este un organel al unei celule bacteriene , care este un cristal solid de magnetit (Fe 3 O 4 ) sau greigit (Fe 3 S 4 ) pur chimic , înconjurat de o membrană . Bacteriile care posedă magnetozomi sunt capabile de magnetotaxie - mișcare asociată cu răspunsul celulei la un câmp magnetic (se numesc bacterii magnetotactice ) [1] .

Clădire

Cristalul de magnetit (sau greigit) are o formă cuboctaedrică , în formă de glonț sau hexagonal - prismatic și atinge lungimea de la 25 la 130 nm . Uneori conțin și alte minerale de fier: makinavit ( FeS tetragonal ) și FeS cubic, dar uneori sunt considerați precursori ai Fe 3 S 4 [2] [3] . Membrana magnetozomului este un dublu strat fosfolipidic , iar unele dintre proteinele sale nu se găsesc nicăieri altundeva [4] . De regulă, magnetozomii formează un lanț longitudinal; mai rar, ei sunt asamblați în 2 sau 3 lanțuri paralele sau care se intersectează. Unele bacterii au magnetozomi unici. Bacteriile cu magnetozomi trăiesc în nămolurile de pe fundul mării, râurilor și lacurilor, pe plajele nisipoase, câmpurile de orez și în soluri inundate. După tipul de metabolism , sunt microaerofili sau anaerobi chimioorganotrofici [1] .

Biogeneza

Magnetozomii se crede că sunt derivați din vezicule care înmuguresc din membrana celulară în interiorul celulei. Înmugurirea precursorilor magnetozomilor implică proteina Mps, care poate juca rolul unei acilază care declanșează procesul de invaginare. În plus, fierul intră în vezicule din citoplasmă . Rolul cheie în pomparea fierului în vezicule este jucat de proteina MagA, care transportă ionii Fe 2+ în vezicule, pompând protoni din acestea [1] . Există dovezi că magnetozomii nu sunt vezicule independente, ci doar invaginări ale membranei celulare [5] .

Funcții

Este probabil ca inițial magnetozomii să fi servit la stocarea fierului. În magnetozomi , ionii feroși toxici sunt izolați, iar orientarea magnetică a devenit o funcție secundară. Prin urmare, magnetozomii sunt prezenți nu numai în bacteriile care au mult fier în habitatul lor, ci și în unele bacterii marine care plutesc liber [1] . Magnetozomii ajută bacteriile să navigheze în raport cu liniile câmpului magnetic al Pământului, alegând locația optimă [6] .

Aplicație

Magnetozomii bacterieni pot găsi aplicații extinse în biotehnologie și nanotehnologie . Spre deosebire de nanoparticulele de magnetit create artificial , cristalele de magnetit din magnetozomi sunt stabile, pure din punct de vedere chimic, au aproximativ aceeași dimensiune și formă, proprietățile lor magnetice sunt constante la temperaturi moderate . Magnetozomii pot fi utilizați în bioremediere , separarea celulelor, detectarea ADN-ului , a antigenelor și a altor compuși [7] , livrarea de medicamente și anumite gene către celule [8] , imobilizarea enzimelor , îmbunătățirea contrastului imaginilor obținute cu ajutorul magnetului rezonanță, precum și crearea hipertermiei , care este folosită pentru a distruge celulele canceroase [9] [4] . Dacă magnetozomii sunt acoperiți cu polimeri biocompatibili (de exemplu, peptide), atunci domeniul de aplicare a acestora va fi mult mai larg [10] .

Note

  1. ↑ 1 2 3 4 Pinevici, 2006 , p. 233-235.
  2. ↑ Bazylizinki Dennis A. , Heywood Brigid R. , Mann Stephen , Frankel Richard B. Fe304 și Fe3S4 într-o bacterie   // Nature . - 1993. - noiembrie ( vol. 366 , nr. 6452 ). - 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 Biomineralizarea controlată a magnetitei (Fe(inf3)O(inf4)) și Greigite (Fe(inf3)S(inf4)) într-un Bacteria magnetotactică.  (Engleză)  // Microbiologie aplicată și de mediu. - 1995. - Septembrie ( vol. 61 , nr. 9 ). - P. 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.  (engleză)  // Molecules (Basel, Elveția). - 2018. - 24 septembrie ( vol. 23 , nr. 10 ). - doi : 10.3390/molecules23102438 . — PMID 30249983 .
  5. ↑ Komeili A. , Li Z. , Newman DK , Jensen GJ Magnetozomii sunt invaginări ale membranei celulare organizate de proteina asemănătoare actinei MamK.  (engleză)  // Știință (New York, NY). - 2006. - 13 ianuarie ( vol. 311 , nr. 5758 ). - P. 242-245 . - doi : 10.1126/science.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. Conjugarea puternică și orientată a nanocorpilor pe magnetozomi pentru dezvoltarea unui test imunomagnetic rapid pentru detectarea mediului tetrabromobisfenol-A.  (Engleză)  // Chimie analitică și bioanalitică. - 2018. - octombrie ( vol. 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 Un efect antitumoral îmbunătățit al apoptinei-cecropinei B asupra celulelor umane de hepatom prin utilizarea sistemului de eliberare a genelor de particule magnetice bacteriene.  (Engleză)  // Comunicații de cercetare biochimică și biofizică. - 2018. - 5 februarie ( vol. 496 , nr. 2 ). - 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 ca agenți teranostici într-un model experimental de glioblastom.  (Engleză)  // Contrast Media & Molecular Imaging. - 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. In Vivo Coating of Bacterial Magnetic Nanoarticles by Magnetosome Expression of Spider Silk-Inspired Peptides.  (engleză)  // Biomacromolecule. - 2018. - 12 martie ( vol. 19 , nr. 3 ). - P. 962-972 . - doi : 10.1021/acs.biomac.7b01749 . — PMID 29357230 .

Literatură

 Structura unei celule bacteriene
Perete celular
înveliș exterior
Forma