Bakterien mit Magnetsinn: Modellorganismen für Biomineralisation und Zellbiologie
Überblick
Magnetotaktische Bakterien (MTB) können sich mittels spezialisierter intrazellulärer Organellen, den Magnetosomen, im Erdmagnetfeld orientieren. Die Magnetosomen bestehen aus membranumgebenen Nanokristallen eines magnetischen Eisenminerals wie z. B. Magnetit (Fe3O4) und sind für ihre optimale Funktion als Magnetfeldsensor kettenförmig inder Zelle angeordnet.
Im Mittelpunkt unserer Forschung steht die Biosynthese und Funktion dieser einzigartigen Organellen. Insbesondere untersuchen wir die molekularen Mechanismen, die die Biomineralisation von Magnetosomenkristallen mit definierter Form und Größe sowie deren Anordnung in der Bakterienzelle steuern.
Aufgrund ihrer besonderen magnetischen und physiko-chemischen Charakteristik stellen bakterielle Magnetosomen außerdem biogene Magnet-Nanopartikel mit technisch bisher unerreichten Materialeigenschaften dar. Ein weiterer Aspekt unserer Forschung ist daher auf die Herstellung von neuartigen magnetischen Hybridmaterialien für verschiedene biomedizinische und nanobiotechnologische Anwendungen gerichtet.
Weitere Informationen: Ein Mikroorganismus mit Magnetsinn, Biologie in unserer Zeit 1/2021
Forschungsthemen
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English version:
Summary
Magnetotactic bacteria orient and migrate along magnetic field lines.This intriguing behaviour is based on the presence of uniqe intracellular magnetic organelles, the magnetosomes, which comprise nano-sized, membrane-bounded crystals of a magnetic iron mineral. Research in our lab is focused on the question how these organelles are formed within the bacterial cell. Specifically, we take an interdisciplinary approach to studying the molecular mechanisms that control the biomineralization of magnetite (Fe3O4) crystals with a characteristic size and morphology, their deposition within intracytoplasmic membrane vesicles, and the assembly of magnetosome particles into regular chains. The superior magnetic and crystalline properties of bacterial magnetosomes, which are enveloped by a biological membrane, make them useful as magnetic nanoparticles with unique characteristics. We work on the production and functionalization of magnetosome particles for their use in various biotechnological applications.