一支由法國(guó)原子能及可替代能源署（CEA）領(lǐng)導(dǎo)、法國(guó)國(guó)家科研中心（CNRS）參與研究的國(guó)際團(tuán)隊(duì)通力合作，揭示了趨磁細(xì)菌體內(nèi)一種名為MamP的蛋白質(zhì)主導(dǎo)合成磁小體的機(jī)制及其結(jié)構(gòu)特征。該研究使得人們對(duì)“生物礦化”有了進(jìn)一步的理解，同時(shí)也為生物納米磁體在醫(yī)學(xué)和污水處理等方面的廣泛應(yīng)用提供了新機(jī)遇。相關(guān)研究成果發(fā)表在近日的《自然》雜志網(wǎng)站上。
生物礦化是指由生物體通過生物大分子的調(diào)控生成無機(jī)礦物的過程。在眾多生物礦化現(xiàn)象中，趨磁細(xì)菌因其能夠合成具有磁性的納米粒子而備受關(guān)注。趨磁細(xì)菌是一類厭氧細(xì)菌，能夠在胞體內(nèi)合成磁小體（具有磁性的納米粒子，成分通常為四氧化三鐵），在地球磁場(chǎng)的作用下，可憑借磁力向更適宜其生存的貧氧深水區(qū)移動(dòng)。這些磁小體就如同指南針一樣縱向排列，為趨磁細(xì)菌“導(dǎo)航”。
為了揭示磁小體的合成機(jī)制，科研人員在對(duì)MamP蛋白質(zhì)的研究中發(fā)現(xiàn)其具有一種獨(dú)特的蛋白質(zhì)折疊“磁鉻”結(jié)構(gòu)，能夠幫助其吸引鐵原子。MamP蛋白質(zhì)能夠?qū)?2價(jià)鐵氧化為+3價(jià)鐵，并最終合成同時(shí)含有+2價(jià)鐵和+3價(jià)鐵的四氧化三鐵。在胞體外的實(shí)驗(yàn)中，在僅提供+2價(jià)鐵的環(huán)境下，通過MamP的蛋白質(zhì)活動(dòng)最終獲得了+3價(jià)鐵。
這一基礎(chǔ)性研究為人工合成磁性納米粒子及其他含鐵化合物提供了新的技術(shù)路線。生物磁性納米粒子具有重要的潛在應(yīng)用價(jià)值：在醫(yī)學(xué)方面，可用于磁共振成像造影劑、靶向藥物、腫瘤磁熱療及生物傳感器的開發(fā)；在環(huán)境治理方面，趨磁細(xì)菌可用于污水處理等。受益于新的研究成果，這些應(yīng)用有望成為現(xiàn)實(shí)。
總編輯圈點(diǎn)
這種微生物，體內(nèi)的鏈就是命定的羅盤，引導(dǎo)它們持續(xù)不變地朝一個(gè)方向游動(dòng)，終生受地球磁場(chǎng)吸引。如此神秘的趨磁細(xì)菌，卻在淡水和海洋中大量存在，也被人類發(fā)現(xiàn)了可以用磁場(chǎng)來輕易操控它們運(yùn)動(dòng)并精確定向。本研究展開的目的，就是為了摸清其機(jī)制以便更好地驅(qū)使其為我們所用。而此前曾有研究認(rèn)為，這些小東西，可以做生物導(dǎo)航，甚至可以回收環(huán)境中的放射性核素污染。