[發明專利]一種重組磁螺菌及其應用

有效

• 申請號: 201310291562.1
• 申請日: 2013-07-11
• 公開（公告）號: CN104278048B
• 公開（公告）日: 2017-05-17
• 發明（設計）人: 田杰生;胡俊英;徐俊;王旭;李麗;劉凌子;錢欣欣;姜偉;李穎;李季倫
• 申請（專利權）人: 中國農業大學
• 主分類號: C12N15/70
• 分類號: C12N15/70;C12N15/62;C12N1/21;C12R1/01
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司11002
• 代理人: 王朋飛

技術領域

本發明涉及一種磁螺菌，具體地說，涉及一種合成功能化磁小體的重組磁螺菌及其應用。

背景技術

趨磁細菌(Magnetotactic bacteria，MTB)是水生原核生物的一個多系類群(polyphyletic group)，有球狀、卵狀、桿狀、弧狀和螺旋狀等形狀，可以是單細胞，也可以是多細胞，一般具有端生或雙生鞭毛。在系統發育上屬于變形桿菌門(Proteobacteria)的α-變形桿菌綱(Alphaproteobacteria)、δ-變形桿菌綱(Deltaproteobacteria)、γ-變形桿菌綱(Gammaproteobacteria)和硝化螺旋菌門(Nitrospirae)。

趨磁細菌可以從環境中吸收大量的鐵，形成一種特殊的細胞器，其內部含有一個單磁疇的四氧化三鐵(Fe₃O₄)或四硫化三鐵(Fe₃S₄)的晶體，外部有脂類和蛋白組成的單位膜包被，稱為磁小體。不同的菌株可以合成不同形狀的磁小體，具有種專一性。磁小體主要有平截八面體、棱柱狀、子彈狀、箭頭狀、齒狀等，直徑30～120nm。在細胞內，磁小體通常高度有序地排列成一條或幾條鏈，形成一個或多個“小磁針”，從而使菌體可以感知外界磁場。

磁小體的形成過程屬于生物礦化(biomineralization)，其整個過程多在50nm左右的泡囊內進行，受到嚴格的生物調控，條件溫和，產物為單磁疇晶體，粒徑均一、晶形穩定，在同類材料中磁性最強，是名副其實的“納米工廠(Nanofactory)”。同時，磁小體有單位膜包被，與裸露的磁性材料相比，易于分散，目前尚無法人工模擬。

由于氧化鐵磁性顆粒(磁珠)已經廣泛用于磁性分離、固定化酶、食品檢測、環境監測、醫學診斷、造影劑、磁共振成像、磁熱療、靶向治療、磁性記錄材料等許多領域，因此，成分與之類似的磁小體也受到了學者的關注。研究表明，不同趨磁細菌形成的磁小體形狀多樣，而同一種趨磁細菌合成的磁小體大小、晶型、磁學性質均一，且由于有單位膜包被，磁小體相對容易分散，是理想的三維納米磁性材料。同時，磁小體膜上含有大量的磷脂酰乙醇胺，可提供豐富的氨基，用于偶聯功能性的分子，便于對磁小體的化學修飾。

日本學者松永是(Tadashi Matsunaga)利用雙功能交聯劑分別嘗試了將酶、抗體、核酸等連接在磁小體上，構建成磁性復合物，用于固定化酶，富集和檢測血液中的蛋白、食品中的病原菌、環境中的有害物質等。我們也用類似的方法建立了對7種沙門氏菌(Salmonella)、大腸桿菌(Escherichia coli)O157、乙肝抗原HBsAg、禽白血病病毒(Avian Leukosis Virus)、葡萄扇葉病毒(Grapevine fanleaf virus)、李環斑壞死病毒(Prunus necrotic ringspot virus)、蓖麻毒素(Ricin)和腸毒素(Enterotoxin)的檢測方法。從理論上講，市售磁珠多為微米級的多磁疇顆粒或球體(如Dynabeads)，其磁性(矯頑力)小于磁小體，當前者用于磁性分離時，效果應遜于磁小體。但實際上，二者的在檢測或診斷方面的測試靈敏度相仿。分析上述實驗可以看出，這些實驗主要是利用抗體的氨基與磁小體相連，而這些氨基更多地分布于其氮末端，這也正是抗體與抗原結合的區域(Fab)，如果Fab與磁小體偶聯，則無法再去結合抗原，從而造成抗體活性的損失。同時，在上述方法中，磁小體與抗體偶聯，仍然需要通過昂貴的雙功能試劑，沒有發揮出磁小體作為生物材料的優勢。

發明內容

本發明的目的是提供一種重組磁螺菌的構建方法。

本發明的另一目的是利用重組磁螺菌合成具有不同功能的磁小體。

為了實現本發明的目的，本發明的技術方案如下：

本發明提供了一種重組質粒，所述重組質粒是將一個磁小體膜蛋白基因與一個功能性蛋白基因進行基因融合，構建重組質粒；

其中，磁小體膜蛋白基因為mamC、mms13或mamF；功能性蛋白基因為spa、bccp或msa。

本發明還提供了一種含有上述重組質粒的重組磁螺菌的構建方法，其特征在于，步驟如下：

1）構建趨磁細菌突變株；

2）構建得到上述的重組質粒；

3）將步驟2）得到的重組質粒導入步驟1）得到的趨磁細菌突變株，構建重組磁螺菌。