Functions of biogenic magnetic nanoparticles in organisms

Abstract

The functions of the biogenic magnetic nanoparticles both in bacteria and multicellular organisms arc studied in this paper using methods of bioinformatics and the modeling experiments in the field of magnetochemistry. Thus it was revealed that biogenic magnetic nanoparticles arc necessary not only for the navigation in a magnetic field of the Earth but for accumulation of paramagnetic species such as Fe ions and oxygen and for regulation of transport processes in a cell by changing concentration gradients of different species according to their magnetic susceptibility. The similarity between the genes of magnetosome island of magnetotactic bacteria and human genes have been studied by means of bioinformatics methods for prediction of functions and physiological origin of biogenic magnetic nanoparticles in multicellular organisms. As a result, it was revealed that human proteins (which arc the homologues with the proteins of magnetosome island) have been implicated in pathogenesis of a number of diseases, characterized by the elevated level of biogenic magnetic nanoparticles.

З застосуванням методів біоінформатики і модельних експериментів в області магнітохімії вивчено функції біогенних магнітних наночастинок як в бактеріях, так і в багатоклітинних організмах . Виявлено, що біогенні магнітні наночастинки служать не тільки для навігації у геомагнітному полі, але й для накопичення парамагнітних компонент, таких як іони заліза і кисень, а також для регуляції транспортних процесів у клітині шляхом зміни градієнтів концентрації різноманітних компонент в залежності від їх магнітної сприйнятливості. Подібність між генами магнітосомного островця магнітотаксисних бактерій і генами людини вивчено методами біоінформатики для передбачення функцій та фізіологічного походження біогенних магнітних наночастинок у багатоклітинних організмах. В результаті виявлено, що білки людини (які є гомологами білків магнітосомного островця) задіяні у патогенезі низки захворювань, що характеризуються підвищеною кількістю біогенних магнітних наночастинок.

В работе с помощью методов биоинформатики и модельных экспериментов в области магнитохимии изучены функции биогенных магнитных наночастиц как в бактериях, так и в многоклеточных организмах. Показано, что биогенные магнитные наночастицы служат не только для навигации в геомагнитном поле, но и для накопления парамаг¬нитных компонент, таких как ионы железа и кислород, а также для регуляции транс¬портных процессов в клетке путем изменения градиентов концентрации различных компонент в зависимости от их магнитной восприимчивости. Методами биоинформати¬ки изучено сходство между генами магнитосомного островка магнитотаксисных бакте-рий и генами человека для предсказания функций и физиологического происхождения биогенных магнитных наночастиц в многоклеточных организмах. Обнаружено, что белки человека (которые являются гомологами белков магнитосомного островка) вовле¬чены в патогенез ряда заболеваний, характеризующихся повышенным количеством биогенных магнитных наночастиц.