Greigit oder Magnetit: Umwelt und genetische Faktoren, die die Biomineralisation in magnetotaktische Bakterien kontrollieren

• Antragsteller: Dr. Damien Faivre
• Fachliche Zuordnung: Mikrobielle Ökologie und Angewandte Mikrobiologie ; Biologische und Biomimetische Chemie ; Biomaterialien ; Stoffwechselphysiologie, Biochemie und Genetik der Mikroorganismen ; Strukturbiologie
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 258774416

Es gibt eine Vielfalt an Materialien, die Organismen bilden. Diese Materialien zeichnen sich aus durch Eigenschaften, die unvergleichbar sind mit den von künstlichen Materialien, und dies obwohl solche Materialien nur mit einer begrenzten Anzahl an Elementen und unter physiologischen Bedingungen gebildet werden. Magnetosomenketten in magnetotaktischen Bakterien stellen ein biologisches Paradigma dar eines solchen biologischen Materials, wo magnetische Nanokristalle mit kontrollierten Eigenschaften in Magnetosomenorganellen synthetisiert und in linearen Ketten angeordnet sind. Diese Ketten helfen den Zellen sich entlang der Magnetfeldlinien der Erde auszurichten. Magnetosomen bestehen aus eineem Magnetit [Fe(II)Fe(III)2O4] oder Greigit [Fe(II)Fe(III)2S4] Kristall, das in einem Lipidvesikel eingebettet ist.Bis vor kurzem standen nur Magnetit herstellende Stämme in Reinkultur zur Verfügung. Somit könnten sich sowohl molekulare als auch physikalisch-chemische Kenntnisse der Biomineralisation Mechanismen für diese Stämme kontinuierlich steigen. Im Kontrast, so gut wie keine Studie wurde an Greigitmineralisierende Bakterien durchgeführt. Mit der Isolierung einer neuen Art von Zellen, BW-1, haben wir jetzt einen Modellorganismus in unseren Händen, der sowohl Magnetit als auch Greigit bildet.In diesem Projekt haben wir daher vor, einen integrierten und multidisziplinären Ansatz zur Greigitbiomineralisation in magnetotaktischen Bakterien durchzuführen. Wir werden insbesondere die Umweltbedingungen studieren, die die Produktion von Magnetit oder Greigit kontrolliert. Darüber hinaus werden wir die chemische Reaktion analysieren, die zur Bildung von Magnetit und Greigit in BW-1-Stamm führen. Wir werden die biologischen Faktoren bestimmen, die in der Biomineralisation beteiligt sind, mit einem besonderen Fokus auf Redox-Proteine wie das kürzlich entdeckte Magnetochrome. Schließlich werden wir diese biologischen Determinanten in in-vitro- Mineralisierungsexperimenten nutzen, um ihre Wirkung in biomimetischen Experimenten zu testen.Unsere Ergebnisse werden von unmittelbarer Relevanz sein für das grundlegende Verständnis der Biomineralisation in vivo. Darüber hinaus erwarten wir, dass unsere Ergebnisse der Ausgangspunkt zu einer quantitativen Beschreibung der Rolle biologischer Additiven sein wird, um die Eigenschaften von magnetischen Nanopartikel im Becher zu kontrollieren.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Frankreich
• Beteiligte Personen: Professor Nicolas Menguy; Dr. David Pignol