Независимое от генов mam образование магнитных наночастиц соединений железа сульфатредуцирующими бактериями

КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер проекта 22-24-00601

НазваниеНезависимое от генов mam образование магнитных наночастиц соединений железа сульфатредуцирующими бактериями

Руководитель Иккерт Ольга Павловна, Кандидат биологических наук

Организация финансирования, регион федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский государственный университет" , Томская обл

Конкурс №64 - Конкурс 2021 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований малыми отдельными научными группами»

Область знания, основной код классификатора 04 - Биология и науки о жизни; 04-110 - Общая и молекулярная микробиология; вирусология

Ключевые слова сульфатредуцирующие бактерии, биогенные сульфиды, наноразмерные сульфиды железа

Код ГРНТИ34.27.17

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Внутриклеточное образование наноразмерных магнитных частиц магнетита (Fe3O4) и грейгита (Fe3S4), получившее название магентосом, хорошо известно микробиологам. Остается малоизученным образование магнитных наночастиц соединений железа, образуемых сульфатредуцирующими бактериями (СРБ) в процессе энергетического метаболизма. Конечный продукт восстановления сульфата, сероводород, связывается с железом, образуя различные сульфиды железа. Образование наноразмерных частиц сульфидов железа связано с клеткой СРБ в силу необходимости сайтов нуклеации для микрокристаллов. Магнетизм и другие физические характеристика таких кристаллов остаются неизученными. Настоящее исследование планирует восполнить этот пробел и исследовать физические свойства наноразмерных магнитных частиц соединений железа, образуемых СРБ. Важным практическим аспектом биоминерализации магнитных наночастиц является их использование в медицине, таких как неинвазивное контрастирование при магниторезонансной томографии, а также магнитная гипертермия или фототермия и адресная доставка терапевтических препаратов при терапии опухолей. Особенностью биоминерализации в магнитотактических бактериях является низкая эффективность производства магнетосом. Эта проблема может быть решена при использовании сульфидогенных бактерий, которые производят значительно большее количество частиц сульфидов на клетку в силу того, что сульфид является конечным продуктом энергетического метаболизма. Поисковый проект объединяет исследователей Лаборатории биохимии и молекулярной биологии Томского университета, имеющих длительный опыт изучении образования макросульфидов металлов клетками СРБ, и специалистов в области магнетизма и других физических свойств наночастиц соединений железа из Института физики имени Л.В. Киренского СО РАН. В экспериментах по образованию наночастиц будут использованы чистые культуры СРБ, принадлежащие к различным филогенетическим группам. Важным условием подбора культур будет отсутствие в геномах генов mam, связанных с образованием классических магнетосом. Особое внимание будет направлено на изоляты СРБ из кишечника человека. Современные исследования предполагают, что образование магнитных частиц может оказывать влияние на трансмембранный потенциал клеток человека, а также вызывает изменение работы белков-транспортеров. Полученные в экспериментах наночастицы будут изучены с использованием физических методов, включая просвечивающую электронную микроскопию, совмещенную с элементным микроанализом, рентгеновскую дифракцию и спектроскопию рентгеновского поглощения, мёссбауэровскую спектроскопию. В случае необходимости будет проведено синхротронное изучение наночастиц. Полученные в ходе выполнения поискового проекта знания о физических характеристиках наноразмерных магнитных частиц позволят в дальнейшем перейти к использованию СРБ для получения биоминералов с контролем однофазности необходимым для практического использования.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Семенов С.В., Иккерт О.П., Балаев Д.А., Карначук О.В., Князев Ю.В. FORC analysis of interparticle interactions in biomineralized magnetic nanocomposites Магнитные материалы. Новые технологии. Материалы IX Байкальской Международной конференции. Издательство Иркутский государственный университет, г. Иркутск, Magnetic materials. New tecnologies. Материалы IX Байкальской Международной конференции. Иркутск, 2023. С. 143. (год публикации - 2023)

2. Семенов С.В., Князев Ю.В., Балаев Д.А., Карначук О.В., Иккерт О.П. Biosynthesis of magnetic nanocomposites using sulfate-reducing bacteria Магнитные материалы. Новые технологии. Материалы IX Байкальской Международной конференции. Издательство Иркутский государственный университет, Иркутск, Magnetic materials. New tecnologies. Материалы IX Байкальской Международной конференции. Иркутск, 2023. С. 170. (год публикации - 2023)

3. О.П. Иккерт, Ю.В. Князев, О.А. Баюков, М.С. Платунов, М.Н. Волочаев, М.С. Молокеев, Е.Д. Смородина, О.В. Карначук Изучение минералообразования в процессе жизненной активности видов Desulfosorosinus metallidurans Геосферные исследования (Geosphere research) (год публикации - 2024)

4. Ю.В. Князев, М.С. Платунов, О.П. Иккерт, С.В. Семенов, О.А. Баюков, А.Д. Николенко, В.П. Назмов, М.Н. Волочаев, А.А. Дубровский, М.С. Молокеев, Е.Д. Смородина, Д.А. Балаев, О.В. Карначук Microbially-mediated synthesis of vivianite by Desulfosporosinus on the way on phosphorus recovering Environmental Science: Advances (год публикации - 2024)
10.1039/d4va00040d

5. Ю. В. Князев, О. В. Иккерт, С. В. Семенов, О. А. Баюков, М. Н. Волочаев, М. С. Молокеев, М. С. Платунов, Е. В. Храмов, А. А. Дубровский, Н. П. Шестаков, Е. Д. Смородина, Д. А. Балаев, О. В. Карначук Superparamagnetic blocking and magnetic interactions in nanoferrihydrite adsorbed on biomineralized nanorod-shaped Fe3S4 crystallites Journal of Alloys and Compounds, Volume 923, № 166346 (год публикации - 2022)
10.1016/j.jallcom.2022.166346

Публикации