磁细菌它们的游泳行为是沿着地球磁场进行的。在细胞内，有磁性纳米颗粒，磁小体以链状方式排列，从而形成细胞内罗盘针。每个磁小体由一层膜包裹的磁性氧化铁核组成。除了脂质外，这种膜还含有多种不同的蛋白质。拜罗伊特大学的微生物学家现在已经成功地将来自各种外来生物的生物化学活性官能组与这些蛋白质结合起来。
这里使用的方法开始于负责膜蛋白的生物合成的基因的阶段。这些细菌基因与来自控制各种功能蛋白的产生的其他生物融合到外源基因。一旦基因重新整合到基因组中，重新编程的细菌就会产生磁性磁酶，该磁性磁酶显示这些外来蛋白质永久地安装在颗粒表面上。
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在该研究中，四种不同的官能团（即外来蛋白质）与膜蛋白偶联。这些包括来自已经使用的模具真菌的酶葡萄糖氧化酶依然例如，“糖传感器”糖尿病疾病。此外，来自水母的绿色荧光蛋白和来自细菌的染料酶大肠杆菌，可以容易地测量其活动，安装在磁体的表面上。第四官能团是来自喇嘛（羊驼）的抗体片段，其用作多功能连接器。因此，包括磁或磁性体的超级磁化的所有这些性质在细菌中被遗传编码。
“使用这种遗传策略，我们重新编程了细菌以产生磁性磁体，在用UV光线照射时呈现绿色，同时显示新的生物催化功能。可以精确地安装各种生化功能。因此，改变生活细菌的磁性磁性进入具有迷人功能和性质的多功能纳米颗粒。此外，当从细菌中分离它们时，颗粒仍然是功能性的 - 这可以通过利用其固有的磁性而容易地进行，“德克施瓦尔教授德克斯·斯克勒（Ladk）团队领导。
用于生物医学和生物技术的遗传工具包
磁小体的功能化绝不仅限于拜罗伊特微生物学家安装在粒子表面的官能团。相反，这些蛋白质可以很容易地被其他功能所取代，从而提供了一个高度通用的平台。因此，基因重编程开辟了设计磁小体表面的广谱。它为“遗传工具包”提供了基础，该工具包允许生产定制的磁性纳米颗粒，结合不同有用的功能和特性。每个颗粒的大小在3到5纳米之间。
这项研究的第一作者、拜罗伊特微生物学家Frank Mickoleit博士解释说:“与化学耦合技术相比，我们的基因工程方法具有高度的选择性和精确性，化学耦合技术效率不高，缺乏高度的控制。”他指出了这种新生物材料的决定性优势:“以前的研究表明，磁性纳米颗粒可能对细胞培养无害。良好的生物相容性是颗粒未来应用的重要前提生物医学例如，在磁成像技术中用作造影剂或在诊断中用作磁传感器。例如，在未来，类似的粒子可能有助于检测和摧毁肿瘤细胞。生物反应器系统是另一个应用领域。配有微小催化剂的磁性纳米颗粒将非常适合这一目的，并使复杂的生化过程成为可能。
“纳米粒子表面显示不同官能团，具有巨大的应用潜力，特别是在生物技术和生物医学领域。磁性细菌现在可以作为一个多功能纳米工具箱的平台，激发合成生物学领域的科学创造力。它将启动进一步有趣的研究方法，”微生物学家克拉丽莎·兰兹罗思(Clarissa Lanzloth B.Sc)补充道，她在完成Bayreuth的“生物化学和分子生物学”硕士论文期间，作为合著者参与了这项新研究。
来源:拜罗伊特大学
