Descubren cómo las bacterias magnéticas producen nanoimanes

 

Las bacterias magnetotácticas tienen la capacidad de sintetizar nanocristales de magnetita (Fe3O4), lo que les permite alinearse con el campo magnético terrestre con el fin de encontrar la posición en la columna de agua que es más favorable para su supervivencia. La alineación de los nanoimanes es similar a la de una aguja de una brújula. El proceso de síntesis de los cristal de magnetita es complejo, y es poco conocido en la actualidad. La magnetita es un compuesto de oxígeno y hierro en una mezcla de dos estados de oxidación diferentes [Fe (II), Fe (III)2O4]. En este estudio, los investigadores describieron el mecanismo por el cual la bacteria produce estos dos estados, uno de los cuales, Fe (III), es esencialmente insoluble.

Magnetobacterias

 

Gracias a la determinación de la estructura de la proteína MAMP los científicos demostraron por primera vez que una sección de esta proteína posee una estructura plegable original, conocido como un magnetocromo. Esta estructura se encuentra sólo en las bacterias magnetotácticas y tiene una forma similar a un crisol capaz de contener hierro. Experimentos adicionales demostraron que la proteína MAMP tiene la capacidad de oxidar el hierro desde el estado de Fe (II) para el estado Fe (III), y de estabilizar este último en su crisol. Los estudios de mutagénesis y de fenotipificación de bacterias variantes magnetotácticas confirmaron la importancia fisiológica de este crisol.

Por último, una serie de experimentos in vitro han demostrado que MAMP es capaz de producir un precursor de magnetita cuando se incuban en presencia de solo Fe (II), lo que demuestra que las formas de Fe(III) son resultado de la actividad de esta proteína. Este estudio revela el mecanismo fundamental del proceso por el cual el hierro se biomineraliza y se forman nanoimanes en las bacterias magnetotácticas.

Las aplicaciones potenciales de estos nanoimanes parecen prometedores ya que pueden utilizarse como un agente de contraste en imágenes por resonancia magnética. Otra posible aplicación se refiere a la descontaminación de los suministros de agua. Las bacterias magnetotácticas que llevan una enzima que descompone un contaminante pueden ser utilizados para tratar efluentes y pueden entonces ser fácilmente eliminados del agua por medio de un imán.

 

References

Marina I. Siponen, Pierre Legrand, Marc Widdrat, Stephanie R. Jones, Wei-Jia Zhang, Michelle C. Y. Chang, Damien Faivre, Pascal Arnoux, David Pignol. Structural insight into magnetochrome-mediated magnetite biomineralization.Nature, 2013; DOI: 10.1038/nature12573

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Francisco P. Chávez Profesor Asistente, Laboratorio de Microbiología Molecular y Biotecnología Departamento de Biología Facultad de Ciencias Universidad de Chile

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Francisco P. Chávez Ph.D
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