Магнитотактические бактерии и магнитотаксис

Научная сессия Отделения нанотехнологий и
информационных технологий РАН
«Нанотехнологии для биологии и медицины»
Магнитные наночастицы
биологического происхождения
для диагностики и терапии
к.б.н. Дзюба М.В., Груздев Д.С.,
к.х.н. Курек Д.В., к.б.н. Кузнецов Б.Б.,
акад. Скрябин К.Г.
28-29 марта - 2013 – Санкт-Петербург-Академический университет
Магнитотактические
бактерии и магнитотаксис
Магнитотактические бактерии (МТБ)
способны двигаться по направлению
силовых линий внешнего магнитного поля
(магнитотаксис)
(Faivre and Schuler, 2008)
Основная гипотеза: с
помощью магнитных включений
клетки МТБ ориентируются в
пространстве и достигают
оптимальной для размножения
зоны с пониженным
содержанием кислорода
(Bazylinski and Frankel, 2004)
Магнетосомы – внутриклеточные
наноразмерные магнитные кристаллы
МТБ ориентируются в
магнитном поле благодаря
наличию в клетках
наноразмерных магнитных
включений
По Schueler et al., 1999
В природе встречаются МТБ
различной формы
Строение цепочки
магнетосом
Komeili, 2007.
Формы кристаллов магнетосом
За синтез магнетосом отвечает
магнетосомный геномный остров
(MAI)
(по Jogler and Schueler, 2009)
Белки, закодированные в MAI, отвечают за
все стадии синтеза магнетосом
Komeili et al., 2010
Новые штаммы МТБ
р. Ольховка (г. Кисловодск)
р. Пшада (Краснодарский край)
оз. Селигер (Тверская область)
Magnetospirillum SO-1
Magnetospirillum Sel-1
Magnetospirillum SP-1
Dziuba et al. Mikrobiologiia, 2013. – in press
Магнетосомный геномный остров
Magnetospirillum SO-1
Терапия опухолей методом
гипертермии
Ch-EDTA - цепочки
магнетосом,
выделенные из МТБ,
выращенных с
добавлением ЭДТА;
SPION@CITRATE –
синтетические
суперпарамагнитные
наночастицы
магнетита, покрытые
ионами цитрата;
SPION@PEG синтетические
суперпарамагнитные
наночастицы
магнетита, покрытые
полиэтиленгликолем.
Alphandery et al., 2011
Модификация мембраны
магнетосом
Иммобилизация различных
функциональных молекул на
поверхности мембраны
магнетосом
Schueler and Jogler, 2008
Штаммы МТБ, использовавшиеся для
биотехнологического применения
Magnetospirillum gryphiswaldense MSR-1
Magnetospirillum mgneticum AMB-1
Магнетосомы Magnetospirillum
SO-1
АСМ магнетосом с мембраной
Магнетосомы штамма SO-1
(ПЭМ высокого разрешения)
Намагниченность магнетосом
EDX кристаллов
Разработка метода магнитного
ИФА
Белок Мbb
Встраивание IG-связывающего белка в
мембрану магнетосом
Биомасса
клеток
SO-1
Выделение
магнетосом из
разрушенных клеток
на магнитном стенде
Сравнение магнитного и твердофазного ИФА
D. S. Grouzdev, M. V. Dziuba, A. S. Gerasimov, B. B. Kuznetsov // Appl. Biochem. Microbiol. 2013, 49 (3): 220–226
Создание ДНК-связывающих
магнетосом
(TEOS)
(Bruce et. al., 2008)
Выделение геномной ДНК с помощью
ДНК-связывающих магнетосом
(Груздев Д.С., неопубликованные
данные)
Мечение клеток с помощью
магнитных наночастиц
Mazzucchelli et al., 2010
Перспективные направления исследований
• Поиск и выделение новых МТБ, отбор наиболее перспективных штаммовпродуцентов магнетосом;
• Исследования в области геномики МТБ – анализ генов, ответственных за
синтез магнетосом;
• Разработка методов генетической инженерии МТБ;
• Биотехнология МТБ – развитие методов промышленного культивирования
МТБ;
Сотрудники группы молекулярной
диагностики, участвующие в проекте
«Магнетосома»
м.н.с. к.б.н. Дзюба Марина Владимировна
н.с. к.б.н. Сухачева Марина Владимировна
м.н.с. к.б.н. Андрианова Екатерина Павловна
аспирант Груздев Денис Сергеевич
аспирант Козяева Вероника Валерьевна
аспирант Бурганская Екатерина Игоревна
Руководитель группы: с.н.с. к.б.н. Кузнецов Борис Борисович
Руководитель проекта: акад. Скрябин Константин Георгиевич
Спасибо за внимание!