一支由法國原子能及可替代能源署（CEA）領導、法國國家科研中心（CNRS）參與研究的國際團隊通力合作，揭示了趨磁細菌體內一種名為MamP的蛋白質主導合成磁小體的機制及其結構特征。該研究使得人們對“生物礦化”有了進一步的理解，同時也為生物納米磁體在醫(yī)學和污水處理等方面的廣泛應用提供了新機遇。相關研究成果發(fā)表在近日的《自然》雜志網站上。
生物礦化是指由生物體通過生物大分子的調控生成無機礦物的過程。在眾多生物礦化現(xiàn)象中，趨磁細菌因其能夠合成具有磁性的納米粒子而備受關注。趨磁細菌是一類厭氧細菌，能夠在胞體內合成磁小體（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。這些磁小體就如同指南針一樣縱向排列，為趨磁細菌“導航”。
為了揭示磁小體的合成機制，科研人員在對MamP蛋白質的研究中發(fā)現(xiàn)其具有一種獨特的蛋白質折疊“磁鉻”結構，能夠幫助其吸引鐵原子。MamP蛋白質能夠將+2價鐵氧化為+3價鐵，并最終合成同時含有+2價鐵和+3價鐵的四氧化三鐵。在胞體外的實驗中，在僅提供+2價鐵的環(huán)境下，通過MamP的蛋白質活動最終獲得了+3價鐵。
這一基礎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路線。生物磁性納米粒子具有重要的潛在應用價值：在醫(yī)學方面，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，趨磁細菌可用于污水處理等。受益于新的研究成果，這些應用有望成為現(xiàn)實。
總編輯圈點
這種微生物，體內的鏈就是命定的羅盤，引導它們持續(xù)不變地朝一個方向游動，終生受地球磁場吸引。如此神秘的趨磁細菌，卻在淡水和海洋中大量存在，也被人類發(fā)現(xiàn)了可以用磁場來輕易操控它們運動并精確定向。本研究展開的目的，就是為了摸清其機制以便更好地驅使其為我們所用。而此前曾有研究認為，這些小東西，可以做生物導航，甚至可以回收環(huán)境中的放射性核素污染。