Магнитные бактерии вскоре могут быть использованы для производства новых биоматериалов. Команда микробиологов из Университета Байройт, возглавляемой проф. Дирк Schüler разработана модульная система для генетического перепрограммирования бактерий, тем самым превращая организмов в клетки фабрик для многофункциональных магнитных наночастиц, которые сочетают в себе различные полезные функции и свойства. Из-за их исключительные магнитные свойства и хорошую биосовместимость, эти наночастицы могут быть перспективные новые материалы в биомедицинской и биотехнологической сфере. В журнале «маленькая» ученые представили результаты своих исследований.
Из magnetosomes универсальные наночастицы
Магнитные бактерии Magnetospirillum видов gryphiswaldense выровнять их плавательного поведения вдоль магнитного поля Земли. Внутри клетки, магнитные наночастицы, magnetosomes, выстроены в цепочку-подобным образом, тем самым формируя внутриклеточные компаса. Каждый magnetosome состоит из магнитной окиси железа ядро, окруженное мембраной. Помимо липидов, эта мембрана также содержит множество различных белков. Микробиологов из Университета Байройт удалось в связи биохимически активных функциональных групп, которые происходят из различных иностранных организмов, в эти белки. Метод, используемый здесь начинается на стадии гены, которые отвечают за биосинтез мембранных белков. Эти бактериальные гены слиты в чужеродных генов от других организмов, которые контролируют выработку соответствующих функциональных белков. Как только гены ре-интегрированы в геном, перепрограммированные бактерии производят magnetosomes, которые отображают эти чужеродные белки стационарно установленная на поверхности частиц.
В исследовании, четыре различных функциональных групп (т. е. чужеродные белки) были связаны с белками мембраны. Они включают в себя фермент глюкозооксидаза от плесени и грибков, которые уже использовали полученный биотехнологическим путем, например, в качестве «датчика сахар» при заболеваниях сахарным диабетом. Кроме того, зеленый флуоресцентный белок из медузы и краситель, производящие фермент из бактерии кишечной палочки, деятельность которых может быть легко измерен, были установлены на поверхности magnetosomes. Четвертая функциональная группа представляет собой фрагмент антитела из ламы (альпака), который был использован в качестве универсального соединителя. Таким образом, все эти свойства, включая великолепный намагничивания magnetosomes генетически закодированных в бактерии.
«Используя это генетическая стратегия, мы перепрограммировали бактерии, чтобы производить magnetosomes, которые светятся зеленым светом при облучении ультрафиолетовым светом и в то же время отображать Роман биокаталитические функции. Различные биохимические функции могут быть точно установлены на их поверхности. Таким образом, magnetosomes из живых бактерий превращаются в многофункциональные наночастицы с увлекательными функциями и свойствами. Кроме того, частицы остаются полностью функциональными, когда они изолированы от бактерий, который может быть легко выполнена воспользовавшись их магнитные свойства», — говорит профессор Дирк Schüler, который возглавлял исследовательскую группу.
Генетический инструментарий для приложений в биомедицине и биотехнологии
Функционализация из magnetosomes отнюдь не ограничивается функциональными группами, которые были установлены на поверхности частицы Байройт микробиологов. Вместо этого, эти белки легко могут быть заменены на другие функции, тем самым обеспечивая весьма универсальная платформа. Поэтому генетическое перепрограммирование открывает широкий спектр для разработки magnetosome поверхности. Это создает основу для «генетического набора», что позволяет производить с учетом магнитных наночастиц, комбинируя различные полезные функции и свойства. Каждая из этих частиц составляет от трех до пяти нанометров в размере.
«Наши генной инженерии подход обладает высокой избирательностью и точностью, по сравнению, например, методы химические соединения, которые не как эффективно и недостаток это высокая степень контроля», — объясняет Байройт микробиолог доктор Фрэнк Mickoleit, первый автор исследования. Он указывает на решающее преимущество новых биоматериалов: «предыдущие исследования показали, что магнитные наночастицы, вероятно, не вредно для клеточных культур. Хорошая биосовместимость является важной предпосылкой для будущего применения частиц в биомедицине, например, в качестве контрастных агентов в технологии магнитной томографии или магнитных датчиков диагностики. В будущем, например, подобные частицы могли помочь обнаруживать и уничтожать опухолевые клетки. Системы биореактора являются еще одной областью применения. Магнитные наночастицы, оснащенные крошечными катализаторов бы весьма подходит для этой цели и позволяют сложные биохимические процессы.
«Существует огромный потенциал для применения наночастиц, которые отображают различные функциональные группы на поверхности, особенно в области биотехнологий и биомедицины. Магнитные бактерии теперь могут служить в качестве платформы для универсальный нано-инструментарий, вдохновляя научного творчества в области синтетической биологии. Он будет инициировать дальнейшие интересные исследовательские подходы», — добавляет микробиолог Б. Кларисса Lanzloth СК.кто был вовлечен в новое исследование как соавтор в завершении ее диссертации по «биохимии и молекулярной биологии» в Байройте.
сделать разницу: спонсорские возможности
Ответить
Хотите присоединиться к обсуждению?Не стесняйтесь вносить свой вклад!