research

Ферритин и биоминерализация биогенных магнитных наночастиц в микроорганизмах

Abstract

Виходячи з того, що генетична основа механізму біомінералізації біогенних магнітних наночастинок є спільною для прокаріот й еукаріот, у роботі перевірено гіпотезу про обов’язкову участь молекули феритину в процесі біомінералізації біогенних магнітних наночастинок. Для цього методами порівняльної геноміки досліджено, чи всі магнітотаксисні бактерії мають у своєму геномі гени феритину. Проведено вирівнювання відомих трансльованих білків бактеріального феритину та феритинподібних білків з повними геномами МТБ, використовуючи програму blastn “BLAST on-line” за стандартних параметрів. В результаті встановлено, що механізм біомінералізації біогенних магнітних наночастинок, як у прокаріотах, так і в еукаріотах, не пов’язаний із наявністю феритину та феритинподібних білків. Також методами скануючої зондової мікроскопії проілюстровано неможливість коагуляції феритину в культурі Escherichia coli під дією зовнішніх магнітних полів напруженостей, достатніх для коагуляції біогенних та екзогенних феритових наночастинок у клітинах. Оскільки білок феритину включає кристал феригідриту, який є антиферомагнетиком, магнітні поля помірної напруженості, які змінюють наноструктурну локалізацію феритових біогенних та екзогенних наночастинок, не можуть призвести до утворення агломератів молекул феритину.In this paper, we verify the hypothesis on obligatory participation of ferritin molecules in the biomineralization process of biogenic magnetic nanoparticles assuming that the genetic mechanism of biogenic magnetic nanoparticles is consistent for prokaryotes and eukaryotes. Using comparative genomic methods, we seek to reveal whether all the magnetic bacteria have ferritin genes in their genome. Well known proteins (ferritin and ferritin-like proteins) are compared with compiling magnetotactice bacteria genomes using the blastn “BLAST on-line” under standard program parameters. This program is free software presented by National Center of Biotechnological Information. We establish that the biogenic magnetic nanoparticle biomineralization in eukaryotes and prokaryotes is not connected with availability of ferritin and ferritin like-proteins. Although we show the ferritin coagulation impossibility in Escherichia coli under the exposure of magnetic field with voltage which is enough for coagulation of biogenic and exogenous magnetic nanoparticals in cells by scanning probe microscopy method. Since protein contains ferrihydrite (antiferromagnet) crystals, magnetic fields of moderate voltage can change nanostructure localization of ferrite biogenic and exogenous magnetic nanoparticles, but cannot cause the ferritin molecules agglomerates formation.Исходя из того, что генетическая основа механизма биоминерализации биогенных магнитных наночастиц является совместной для прокариот и эукариот, в этой работе проверено гипотезу об обязательном участии молекул ферритина в процессе биоминерализации биогенных магнитных наночастиц. Методами сравнительной геномики исследовано, все ли магнитотаксисные бактерии имеют в своем геноме гены ферритина. В работе было проведено выравнивание известных белков бактериального ферритина и ферритинподобных белков с транслированными геномами магнитотаксисными бактериями, используя программу blastn “BLAST on-line” при стандартных параметрах. В результате установлено, что механизм биоминерализации биогенных магнитных наночастиц, как в эукариотах, так и в прокариотах, не связанный с наличием ферритина или ферритинподобных белков. Также методами сканирующей зондовой микроскопии показана невозможность коагуляции ферритина в культуре Escherichia coli под воздействием внешних магнитных полей напряженностей, достаточных для коагуляции биогенных и экзогенных ферритовых наночастиц в клетках. Поскольку белок ферритина содержит кристалл ферригидрита (антиферромагнетик), магнитные поля умеренного напряженности, которые меняют наноструктурную локализацию ферритовых биогенных и экзогенных наночастиц, не могут вызвать образование агломератов молекул ферритина

    Similar works