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Transformation Cycle of Magnetosomes in Human Stem Cells: From Degradation to Biosynthesis of Magnetic Nanoparticles Anew.
ACS Nano ( IF 15.8 ) Pub Date : 2020-01-16 , DOI: 10.1021/acsnano.9b08061 Alberto Curcio 1 , Aurore Van de Walle 1 , Aida Serrano 2, 3 , Sandra Preveral 4 , Christine Péchoux 5 , David Pignol 4 , Nicolas Menguy 6 , Christopher T Lefevre 4 , Ana Espinosa 1, 7 , Claire Wilhelm 1
ACS Nano ( IF 15.8 ) Pub Date : 2020-01-16 , DOI: 10.1021/acsnano.9b08061 Alberto Curcio 1 , Aurore Van de Walle 1 , Aida Serrano 2, 3 , Sandra Preveral 4 , Christine Péchoux 5 , David Pignol 4 , Nicolas Menguy 6 , Christopher T Lefevre 4 , Ana Espinosa 1, 7 , Claire Wilhelm 1
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The nanoparticles produced by magnetotactic bacteria, called magnetosomes, are made of a magnetite core with high levels of crystallinity surrounded by a lipid bilayer. This organized structure has been developed during the course of evolution of these organisms to adapt to their specific habitat and is assumed to resist degradation and to be able to withstand the demanding biological environment. Herein, we investigated magnetosomes' structural fate upon internalization in human stem cells using magnetic and photothermal measurements, electron microscopy, and X-ray absorption spectroscopy. All measurements first converge to the demonstration that intracellular magnetosomes can experience an important biodegradation, with up to 70% of their initial content degraded, which is associated with the progressive storage of the released iron in the ferritin protein. It correlates with an extensive magnetite to ferrihydrite phase transition. The ionic species delivered by this degradation could then be used by the cells to biosynthesize magnetic nanoparticles anew. In this case, cell magnetism first decreased with magnetosomes being dissolved, but then cells remagnetized entirely, evidencing the neo-synthesis of biogenic magnetic nanoparticles. Bacteria-made biogenic magnetosomes can thus be totally remodeled by human stem cells, into human cells-made magnetic nanoparticles.
中文翻译：
人干细胞中磁小体的转化周期：从降解到磁性纳米颗粒的生物合成。
由趋磁细菌产生的纳米颗粒（称为磁小体）由具有高结晶度的磁铁矿核制成，被脂质双层包围。在这些生物的进化过程中已经开发出这种有组织的结构，以适应其特定的栖息地，并被认为可以抵抗降解并能够承受苛刻的生物环境。在这里，我们使用磁和光热测量，电子显微镜和X射线吸收光谱法研究了人类干细胞内化后磁小体的结构命运。所有测量都首先证明细胞内磁小体可以经历重要的生物降解，其初始含量的多达70％会降解，这与铁蛋白中释放的铁的逐步储存有关。它与大量磁铁矿到三水铁矿的相变有关。然后，由这种降解传递的离子物质可被细胞用于重新生物合成磁性纳米粒子。在这种情况下，细胞磁性首先随着磁小体的溶解而降低，但随后细胞完全重新磁化，证明了生物磁性纳米粒子的新合成。细菌制造的生物磁性小体因此可以被人类干细胞完全重塑为人类细胞制造的磁性纳米粒子。细胞磁性首先随着磁小体的溶解而降低，但随后细胞完全重新磁化，证明了生物磁性纳米粒子的新合成。细菌制造的生物磁性小体因此可以被人类干细胞完全重塑为人类细胞制造的磁性纳米粒子。细胞磁性首先随着磁小体的溶解而降低，但随后细胞完全重新磁化，证明了生物磁性纳米粒子的新合成。细菌制造的生物磁性小体因此可以被人类干细胞完全重塑为人类细胞制造的磁性纳米粒子。
更新日期：2020-01-16
中文翻译：
人干细胞中磁小体的转化周期：从降解到磁性纳米颗粒的生物合成。
由趋磁细菌产生的纳米颗粒（称为磁小体）由具有高结晶度的磁铁矿核制成，被脂质双层包围。在这些生物的进化过程中已经开发出这种有组织的结构，以适应其特定的栖息地，并被认为可以抵抗降解并能够承受苛刻的生物环境。在这里，我们使用磁和光热测量，电子显微镜和X射线吸收光谱法研究了人类干细胞内化后磁小体的结构命运。所有测量都首先证明细胞内磁小体可以经历重要的生物降解，其初始含量的多达70％会降解，这与铁蛋白中释放的铁的逐步储存有关。它与大量磁铁矿到三水铁矿的相变有关。然后，由这种降解传递的离子物质可被细胞用于重新生物合成磁性纳米粒子。在这种情况下，细胞磁性首先随着磁小体的溶解而降低，但随后细胞完全重新磁化，证明了生物磁性纳米粒子的新合成。细菌制造的生物磁性小体因此可以被人类干细胞完全重塑为人类细胞制造的磁性纳米粒子。细胞磁性首先随着磁小体的溶解而降低，但随后细胞完全重新磁化，证明了生物磁性纳米粒子的新合成。细菌制造的生物磁性小体因此可以被人类干细胞完全重塑为人类细胞制造的磁性纳米粒子。细胞磁性首先随着磁小体的溶解而降低，但随后细胞完全重新磁化，证明了生物磁性纳米粒子的新合成。细菌制造的生物磁性小体因此可以被人类干细胞完全重塑为人类细胞制造的磁性纳米粒子。
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