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Sinusoidal magnetic field stimulates magnetosome formation and affects mamA, mms13, mms6, and magA expression in Magnetospirillum magneticum AMB-1

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Magnetic particles are currently one of the most important materials in the industrial sector, where they have been widely used for biotechnological and biomedical applications. To investigate the effects of the imposed magnetic field on biomineralization in Magnetospirillum magneticum AMB-1 and to suggest a new approach that enhances formation of magnetosomes, cultures inoculated with either magnetic or nonmagnetic precultures were incubated under a sinusoidal magnetic field or geomagnetic field. The results showed that the sinusoidal magnetic field up-regulated mms6 expression in the cultures inoculated with magnetic cells, and magA, mms6, and mamA expression in the cultures inoculated with nonmagnetic cells. The applied sinusoidal magnetic field could block cell division, which could contribute to a decrease in the OD600 values and an increase in the coefficient of magnetism values of the cultures, which could mean that the percentage of mature magnetosome-containing bacteria was increased. The linearity of magnetosome chains was affected, but the number of magnetic particles in cells was increased when a sinusoidal magnetic field was applied to the cultures. The results imply that the variable intensity and orientation of the sinusoidal magnetic field resulted in magnetic pole conversion in the newly forming magnetic particles, which could affect the formation of magnetic crystals and the arrangement of the adjacent magnetosome.

Les particules magnétiques sont actuellement un des matériaux les plus importants du secteur industriel où elles sont largement utilisées dans le cadre d’applications biotechnologiques et biomédicales. Afin d’étudier les effets d’un champ magnétique imposé sur la minéralisation biologique chez Magnetospirillum magneticum AMB-1 et de proposer de nouvelles approches pour augmenter la formation des magnétosomes, des cultures inoculées avec des pré-cultures magnétiques ou non magnétiques ont été incubées sous un champ magnétique sinusoïdal ou sous un champ géomagnétique. Les résultats ont démontré que le champ magnétique sinusoïdal augmentait l’expression de mms6 chez les cultures inoculées avec des cellules magnétiques, et augmentait l’expression de magA, de mms6 et de mamA chez les cultures inoculées avec des cellules non magnétiques. L’application d’un champ magnétique sinusoïdal bloquait la division cellulaire, ce qui contribuait à la diminution des valeurs de DO600 des cultures, et augmentait les valeurs de Cmag des cultures, ce qui signifie que le pourcentage de bactéries contenant un magnétosome mature augmentait. La linéarité des chaînes du magnétosome était affectée, mais le nombre de particules magnétiques dans les cellules était augmenté lorsqu’un champ magnétique sinusoïdal était appliqué aux cultures. Ces résultats impliquaient que l’intensité variable et l’orientation du champ magnétique sinusoïdal produisaient une conversion du pôle magnétique des particules magnétiques nouvellement formées, ce qui pourrait affecter la formation de cristaux magnétiques et l’arrangement d’un magnétosome adjacent.

Document Type: Research Article

Publication date: December 1, 2008

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  • Published since 1954, this monthly journal contains new research in the field of microbiology including applied microbiology and biotechnology; microbial structure and function; fungi and other eucaryotic protists; infection and immunity; microbial ecology; physiology, metabolism and enzymology; and virology, genetics, and molecular biology. It also publishes review articles and notes on an occasional basis, contributed by recognized scientists worldwide.
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