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。     

细菌纳米磁小体的合成机制及应用

综述了近年趋磁细菌纳米磁小体生物合成的分子机制及应用进展。磁小体的合成涉及磁小体膜的形成、铁的吸收和转运、磁小体晶体的矿化、成熟以及磁小体的链状排列等。其中Mam J和Mam K互作并丝状排列,固定磁小体使其链状排列及磁小体膜由细胞质膜内陷而形成是两个令人注目的成就。我们也提出了关于磁小体的生理意义及合成机制的假说:细胞在低氧浓度下由于氧胁迫大量吸收铁,Fe³⁺/Fe²⁺电子对可起到类似O₂/H₂O的作用,产生能量并作为电子受体;Fe3+得到电子还原成的Fe²⁺可引起Fenton反应,此反应产生的活性氧可影响到生物体的正常生理代谢,细胞为降低Fe²⁺浓度,将其与Fe³⁺一同转化为Fe₃O₄颗粒;磁小体的生理功能之一是降低胞内的活性氧。     

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.     

趋磁细菌蛋白参与磁铁矿生物矿化机制的研究进展

生物矿化是生命体系中的一种重要而又特殊的生理过程。生命体中存在着各种各样的生物矿化产物,从生物体骨骼与牙齿到纳米级的金属氧化物都是生物矿化的产物。生物矿化与普通矿化的最大不同就是其反应过程中有生物分子、生物代谢、细胞以及有机基质的参与。多种生物因素参与的矿化反应,不仅反应条件温和,而且反应产物具有更好的材料性能和生物兼容性,最为典型的是趋磁细菌可以通过生物矿化过程形成尺寸均一、单磁筹的生物膜包裹着的磁性纳米晶体——磁小体。本文主要介绍了趋磁细菌重要磁小体膜蛋白以及铁载体蛋白(铁蛋白)在磁铁矿生物矿化过程中的作用和功能,综述了该领域的最新研究概况。通过对趋磁细菌发生生物矿化过程的深入探讨可进一步揭示生物大分子调控无机矿物生长的分子机制,为仿生合成新型生物材料提供重要的理论依据。     

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。     

趋磁细菌研究进展

趋磁细菌的研究在我国起步较晚,也少见有相关报道,本文主要介绍国内外这一领域的研究进展,并提到了趋磁细菌在食品检测中的应用,旨在促进国内此工作的开展,以便更好的开发利用这一新的环境微生物资源,为食品检测方法的快速化多样化奠定基础。     

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。     

磁泳分离细菌新方法的研究

从酸性矿坑水中富集培养分离到的嗜酸氧化亚铁硫杆菌（Acidithiobacillus ferrooxidans,A.ferrooxidans）[1-2] 菌同趋磁细菌具有一定的相似性。通过显微镜观察发现,部分浸矿细菌在外加磁场的作用下具有微弱的趋磁性,基于菌种的这种特性,设计了磁泳分离仪,对其在磁场作用下泳动（磁泳）进行分析,经磁泳后的近磁、远磁菌的生理特性有较大的差异。从用涂布平板法获得的近磁菌纯培养A. ferrooxidans菌体中,分离得到纳米磁性颗粒,能谱分析表明,其主要成分为Fe和O元素。实验结果证明,A. ferrooxidans具有微弱趋磁性,采用磁泳分离该类菌体内含有磁性颗粒的细菌是可行的,这一分离技术的进一步完善和改进将为传统的微生物菌种分离提供一种新型分离技术,也将大大促进趋磁细菌的研究,而且它与浸矿工艺的结合将大大促进我国生物冶金的研究步伐。     

趋磁细菌多样性与应用研究进展 *

趋磁细菌是一类可以沿磁场方向进行运动的微生物统称,在细胞内合成由生物膜包被、链状排列、纳米级、单磁畴的磁铁矿 (Fe₃O₄) 或胶黄铁矿 (Fe₃S₄) 的磁小体颗粒。趋磁细菌在自然界分布广泛且多样性丰富,不仅在水环境和沉积环境的铁、硫、碳、氮、磷等元素生物地球化学循环中发挥重要作用,而且在污染治理、疾病诊断和治疗等方面有较好的应用。趋磁细菌磁小体由生物膜包被并在细胞调控下合成,是一类新型的生物源磁性纳米材料。相比常规化学合成的磁性纳米颗粒,磁小体具有大小均一、生物相容性高、兼具化学修饰和基因工程修饰功能等特点,在磁性分离、固定化酶、食品检测、环境监测、医学诊断、磁共振成像、磁热疗和靶向治疗等方面具有广阔的应用前景。在介绍趋磁细菌多样性研究的基础上,综述了趋磁细菌和磁小体的制备、修饰及其应用的最新进展,并对未来的研究进行了展望。     

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。     

Magnetosome chain arrangement and stability in magnetotactic cocci

We have studied the disposition of chains of magnetosomes inside magnetotactic cocci with light and electron microscopy. Light microscopy of isolated cocci indicated that the chains of magnetosomes are disposed on opposite sides of the cell. Electron spectroscopic imaging of whole unprocessed bacteria, showed the magnetosome chains in the cells. Freeze-etching of the cell surface allowed the observation of the close association of the chain with the cell surface. During the replication process of the freeze-etching, the magnetosome chains remained attached to the replicas, which indicates that chains were very close to the cell surface before freezing. We provide evidence that the large area of the contact faces between magnetosomes in a chain may provide an extra mechanical stability that helps keep the magnetosomes in chains even after isolation from the bacteria. Comparison with pointed magnetosomes from different cocci present in the same samples showed that the maintenance of linear chains is more difficult to be achieved because of the geometry of the crystals.     

Habits of Magnetosome Crystals in Coccoid Magnetotactic Bacteria

High-resolution transmission electron microscopy and electron holography were used to study the habits of exceptionally large magnetite crystals in coccoid magnetotactic bacteria. In addition to the crystal habits, the crystallographic positioning of successive crystals in the magnetosome chain appears to be under strict biological control.     

Proteomic analysis of irregular,bullet‐shaped magnetosomes in the sulphate‐reducing magnetotactic bacterium Desulfovibrio magneticus RS‐1

Recent molecular studies on magnetotactic bacteria have identified a number of proteins associated with bacterial magnetites (magnetosomes) and elucidated their importance in magnetite biomineralisation. However, these analyses were limited to magnetotactic bacterial strains belonging to the α‐subclass of Proteobacteria. We performed a proteomic analysis of magnetosome membrane proteins in Desulfovibrio magneticus strain RS‐1, which is phylogenetically classified as a member of the δ‐Proteobacteria. In the analysis, the identified proteins were classified based on their putative functions and compared with the proteins from the other magnetotactic bacteria, Magnetospirillum magneticum AMB‐1 and M. gryphiswaldense MSR‐1. Three magnetosome‐specific proteins, MamA (Mms24), MamK, and MamM, were identified in strains RS‐1, AMB‐1, and MSR‐1. Furthermore, genes encoding ten magnetosome membrane proteins, including novel proteins, were assigned to a putative magnetosome island that contains subsets of genes essential for magnetosome formation. The collagen‐like protein and putative iron‐binding proteins, which are considered to play key roles in magnetite crystal formation, were identified as specific proteins in strain RS‐1. Furthermore, genes encoding two homologous proteins of Magnetococcus MC‐1 were assigned to a cryptic plasmid of strain RS‐1. The newly identified magnetosome membrane proteins might contribute to the formation of the unique irregular, bullet‐shaped crystals in this microorganism.