趋磁细菌及磁小体研究的回顾和展望

趋磁细菌及磁小体研究的回顾和展望陈明杰,卫扬保（武汉大学生命科学学院微生物学与免疫学系．武汉４３００７２）一趋磁细菌研究现状１趋磁细菌的发现１９７５年,美国人Ｂｌａｋｅｍｏｒｅ在显微镜下观察湖泊底部污泥的富集样品时,发现有一类细菌总是聚集在视野的靠北...     

趋磁细菌磁小体合成机制研究进展

趋磁细菌可在环境中吸收大量铁并在细胞内合成纳米级磁性颗粒—磁小体。比较几种趋磁细菌基因组特征,针对磁小体岛及与磁小体合成相关基因功能特点等方面,综述了当前磁小体合成机制的研究进展。     

趋磁细菌及磁小体的生物医学应用研究进展

近年来,趋磁细菌及其生物自身合成的磁小体由于良好的生物安全性逐渐被人们所认识,并被用于生物工程和医学应用研究。与人工化学合成磁性纳米颗粒相比,从趋磁细菌中提取的磁小体具有生物膜包被、生物相容性高、粒径均一及磁性高等优势。趋磁细菌因磁小体在其胞内呈链状排列,具有沿磁场方向泳动的能力,也被应用于各种应用研究。因此,综述了趋磁细菌及磁小体特性,并就最近的研究进展重点综述趋磁细菌和磁小体在生物工程及医学应用等领域的最新研究进展。     

趋磁细菌的磁小体

趋磁细菌是一类对磁场有趋向性反应的细菌,其菌体能吸收外界环境中铁元素并在体内合成包裹有膜的纳米磁性颗粒Fe₃O₄或Fe₃O_{3S4晶体即磁小体。综述了趋磁细菌的磁小体生物矿化的条件,以及趋磁细菌的铁离子吸收、磁小体囊泡的形成、铁离子的转运到磁小体囊泡及囊泡中受控的Fe3O4生物矿化的分子生物学和生物化学等方面的研究进展,重点介绍了趋磁细菌磁小体合成机制的研究进展及未来研究磁小体的发展方向。}     

趋磁细菌及磁小体在肿瘤治疗中的应用

提高抗肿瘤药物的靶向性是肿瘤治疗、降低药物副作用的重要手段。在肿瘤组织内部由于癌细胞的快速增殖致使其形成低氧区,低氧区会对多种肿瘤治疗方案产生耐受。趋磁细菌 (Magnetotactic bacteria, MTB) 是一类能在细胞内产生外包生物膜、纳米尺寸、单磁畴磁铁矿 (Fe3O4) 或硫铁矿 (Fe3S4) 晶体颗粒-磁小体的微生物的统称。在磁场的作用下,趋磁细菌可凭借鞭毛运动至厌氧区。趋磁细菌在动物体内毒性较低且生物相容性良好,其磁小体与人工合成的磁性纳米材料相比优势显著。文中在介绍趋磁细菌及其磁小体生物学特点、理化性能的基础上,综述了趋磁细菌作为载体偶联药物进入肿瘤内部,并通过感受低氧信号定位于肿瘤低氧区,以及趋磁细菌竞争肿瘤细胞铁源的研究进展,总结了磁小体运载化疗药物、抗体、DNA疫苗靶向结合肿瘤的研究进展,分析了趋磁细菌及磁小体肿瘤治疗中面临的问题,并对趋磁细菌和磁小体在肿瘤治疗中的应用进行了展望。     

趋磁细菌磁小体研究进展

趋磁细菌能在细胞内形成由膜包裹的纳米级单畴磁性颗粒——磁小体。磁小体的形成是受生物严格控制的矿化过程,包括铁离子的吸收、转运和结晶成核等。磁小体膜在磁铁矿（Fe3O4）晶体的形成中起着重要的作用。主要介绍近年来关于磁小体形成过程和参与这一过程的蛋白质等方面的一些重要研究进展。     

趋磁细菌及其应用于生物导航的研究进展

趋磁性细菌是一种由于体内含有对磁场具有敏感性的磁小体,而能够沿着磁力线运动的特殊细菌,本文综述了趋磁细菌的分布、分类、特性、磁小体研究以及趋磁细菌在生物导航方面的研究进展。     

趋磁细菌及其应用于生物导航的研究进展

趋磁性细菌是一种由于体内含有对磁场具有敏感性的磁小体,而能够沿着磁力线运动的特殊细菌,本文综述了趋磁细菌的分布、分类、特性、磁小体研究以及趋磁细菌在生物导航方面的研究进展.     

趋磁细菌概述及应用进展

趋磁细菌是一类具有趋磁行为的革兰氏阴性茵的统称,其趋磁特性是由于菌体内含有磁小体。磁小体是由膜包被的纳米尺寸单磁畴颗粒,在菌体内多呈链状排列。自被发现以来,趋磁细菌及磁小体已逐步成为新的生物资源被广泛研究于材料学、医学、生物学、物理学、地质学等多个学科领域,并在仿生学、生态学、医学、地质学、工业处理、卫生检验等多个领域得到应用。主要介绍了趋磁细菌的生物特征、研究发展进程,以及近年来在多个学科领域的研究与应用。     

趋磁螺菌中磁小体链装配相关基因及其功能

趋磁细菌(MTB)依赖于体内磁小体结构在磁场中取向,多个磁小体以一定的组 织形式排列是形成菌体内生物磁罗盘的重要环节．多数趋磁细菌中磁小体成链排列,有效增加了细胞磁偶极矩,从而使菌体表现出在环境磁场中定向的能力．趋磁螺菌M. magneticum AMB－1和M. gryphiswaldense MSR－1中磁小体均沿细胞长轴形成一条磁 小体链．通过对相关基因突变体表型的研究,结合对磁小体链形成过程的实时动态观 察,人们已初步了解MamJ、MamK和MamA等基因在磁小体链装配和维护过程中的功能．本文介绍了近年来趋磁螺菌磁小体链装配过程中重要功能性基因的研究进展,并重点分析了AMB-1和MSR-1中磁小体链装配的差异．     

趋磁细菌生态学研究进展

趋磁细菌是一类革兰氏阴性的原核生物,广泛分布于淡水和海水环境中的有氧-无氧过渡区.趋磁细菌的分布与其环境中的氧、硫化物及铁等的浓度相关,不同种类分布在不同的物化梯度范围内.趋磁细菌的生长、磁小体的合成及磁小体的成分对环境有一定程度的指示作用.它们在生物地球化学循环中起着重要的作用.主要针对以上研究内容进行回顾,同时结合本实验室的一些研究结果做初步的分析,并对趋磁细菌生态学研究进行展望.     

青岛太平湾潮间带趋磁细菌多样性

在青岛太平湾潮间带沉积物中发现了一定量的海洋趋磁细菌,最大丰度可达350个/cm~3。透射电镜观察发现该区域趋磁细菌均为趋磁球菌。磁小体个体形状单一,皆是立方体状;磁小体排列方式多样,以链状排列为主,包括单链、双链与多链,也有少数成簇排列。EDS结果表明,磁小体成分为四氧化三铁。据估算,趋磁细菌的铁元素含量(干重)范围在0.40%—6.91%之间,平均为2.19%。通过16S rRNA基因文库的构建与测序得到了47个趋磁细菌序列,分属13个OTU。系统发育分析结果表明,它们都属于α-变形菌纲,其中9个OTU与已知最相似序列的相似性低于97%,有5个OTU与已知最相似序列的相似性低于93%,可能代表了趋磁细菌的9个新种、5个新属,说明该区域潜在的微生物新种质资源十分可观。     

细菌纳米磁小体有望作为靶向药物载体

趋磁细菌细胞内合成的纳米磁小体具有颗粒均匀,晶型稳定的特点,每个磁小体有脂膜包被。提纯的磁小体毒性低,生物相容性好,可作为多种药物和大分子化合物的载体而应用于定向治疗肿瘤。本文介绍了细菌磁小体的结构特点,提出了采用细菌磁小体连接抗癌药物的策略,讨论了建立磁小体载药体系靶向治疗癌症的可能性。     

趋磁细菌纳米磁小体的培养与分离及其在医学上的应用进展和前景

趋磁细菌是一种对磁场有趋向性反应的细菌,其原因是它们体内能合成一种特殊的细胞器-磁小体;由于磁小体有着大小合适,磁性强,表面易修饰等诸多优点,在诸多领域,尤其是医学领域有广泛的应用和广阔的前景.本文主要就从环境中区分和分离趋磁细菌;对其不同培养条件的优化与选择;从细菌体内提取磁小体并加以纯化;将不同药物偶联于磁小体之上的方法及其在医学上如,制造磁性细胞,磁分离技术,生物传感与检测技术,并将其作为靶向药物的载体,肿瘤治疗,基因治疗等方面的应用现状和前景作简要论述.     

Acidthiobacillus ferrooxidans中磁小体的提取

At.f和趋磁细菌在生理特性和生长环境有一定的相似性,而且镜检发现At.f具有趋磁性,所以本文采用了趋磁细菌中磁小体的提取方法尝试提取At.f中的磁小体,用超声波破碎At.f后,以磁铁吸取其体内的磁性颗粒,经过检测,发现其体内确实存在含铁元素的磁性颗粒。提取粗样品经过电镜分析,证实其体内存在着少量由脂质包裹的磁小体。磁小体悬浮液经过蔗糖密度梯度离心纯化后,对其作透射电镜,可以清晰的看到磁小体。实验结果表明,At.f体内存在少量的磁小体,正是由于磁小体的存在,才使得At.f在外加磁场作用下发生磁生物效应。这是首次发现从酸性矿坑水分离的At.f具有趋磁性,并从中提取到了磁小体,可以利用At.f的趋磁性将其按照不同磁性进行分离,从而获得活性高的、对不同磁性矿物有特异性的高效浸矿菌种。     

趋磁细菌AMB-1生物矿化相关蛋白Mms6参与磁小体的合成

【目的】研究趋磁细菌AMB-1生物矿化相关蛋白Mms6与磁小体合成的关系。【方法】在液体静置培养条件和好氧条件下对AMB-1进行培养,分析基因mms6在不同培养条件下转录水平的变化;对基因mms6进行基因敲除,分析突变株的生长和产磁变化。【结果】基因mms6的转录水平随着磁小体的合成逐渐升高;mms6的突变导致菌株在液体静置培养条件下趋磁性降低约50%,但不会影响菌株的生长水平。【结论】基因mms6参与了趋磁细菌AMB-1胞内磁小体的合成。     

趋磁细菌WD—1的超微结构及批量培养方法

报道了趋磁细菌WD－1的超微结构,菌株WD－1的超薄切片清楚地显示了细胞壁（CW）、细胞膜（CM）、细胞内部的聚β－羟基丁酸（poly-β-hydroxybutyrate）和磁小体（Magnetosomes MS)。建立了菌体和磁小体批量培养和收集的方法,经培养每升培养基可获得135mg干菌体。经SEM能谱分析菌体和磁小都含有Fe、AI、Si、P、S、Ca、Zn等元素组分;菌体和磁小体中铁的含量分别为3．07％和84．57％。     

磁小体的生物合成及用于肿瘤靶向治疗的研究进展

趋磁细菌产生的磁小体是生物膜包被的磁性纳米颗粒,具有优良的纳米磁特性;相比化学合成的磁性纳米材料,其生物来源赋予磁小体更好的生物相容性和遗传可操作性.在生物医学领域,除了用于磁热疗进行肿瘤治疗外,最近几年其作为靶向药物载体、可能参与肿瘤微环境调控的性质得到研究者的广泛关注;同时DNA重组技术的发展解决了磁小体的产率低而趋磁细菌难培养的问题.本文综述了磁小体的生物合成及其相关研究进展,并对其应用前景进行了展望.     

趋磁细菌磁小体研究进展*

趋磁细菌能在细胞内形成由膜包裹的纳米级单畴磁性颗粒——磁小体。磁小体的形成是受生物严格控制的矿化过程,包括铁离子的吸收、转运和结晶成核等。磁小体膜在磁铁矿(Fe3O4)晶体的形成中起着重要的作用。主要介绍近年来关于磁小体形成过程和参与这一过程的蛋白质等方面的一些重要研究进展。     

磁小体膜蛋白Mms6功能与应用研究进展

磁小体是趋磁细菌的内膜内陷形成的一种特殊生物矿化产物。磁小体在细胞内呈现为链状,外部有一层生物膜包裹,内部是四氧化三铁纳米晶体。这些磁性纳米晶体有着高度均一的尺寸和形貌。目前大量研究结果表明磁小体膜上的蛋白与铁离子的富集、氧化还原反应以及晶体成核、生长有着重要的关系。综述了趋磁细菌从吸收铁离子到矿化形成磁性纳米颗粒过程中,磁小体膜蛋白的功能,重点介绍了六号特殊膜蛋白Mms6的结构特性与功能。同时总结了Mms6作为一种仿生的添加剂在新型磁性纳米材料中的应用,并且讨论了Mms6在磁小体形成中可能的分子调节机制,旨为进一步了解生物矿化机制提供思路。