近日，山东大学微生物技术国家重点实验室主任张友明教授在《Nature Nanotechnology》在线发表论文《Biosynthesis of magnetic nanostructures in a foreign organism by transfer of bacterial magnetosome gene clusters》，期刊影响因子31.17。Nature Nanotechnology特约专家在News and Views专栏对此论文进行了介绍及评论。Nature主刊编辑将在Nature主刊上对该研究成果专门介绍和强调。

该论文以独特的设计思路对磁性纳米结构的生物矿化机制进行了深入细致的研究。研究发现，高度有序的磁性纳米结构的生物矿化能力可转移到新宿主。自然界中分布广泛的趋磁性细菌-Magnetospirillum磁螺菌能在体内合成纳米级磁性矿物颗粒，由于宿主菌生长缓慢，工业应用受到限制，又因其磁小体基因簇多达30余个基因，异源表达十分困难。本项研究成果实现了趋磁性细菌-Magnetospirillum磁螺菌磁小体合成基因簇在生长快速的光合模式菌株——深红红螺菌中的异源表达，成功使其具备了磁小体合成能力，这使得纳米磁体的生产变得更为高效、实用。该研究使得磁性纳米结构在具备工业应用价值的宿主中高效生产成为可能，有力推进了利用合成生物学技术对不同生物内源性磁化的研究。在实际应用中，可构思磁小体表达载体，并人为控制其基因表达，从而实现宿主细胞有磁、无磁状态的转换，从而在大规模工业生产中，利用磁场实现工程菌的低水平高效分离，这一基础性研究为人工合成磁性纳米粒子及其他含铁化合物提供了新的技术路线。生物磁性纳米粒子具有重要的潜在应用价值：在医学方面，可用于磁共振成像造影剂、靶向药物、肿瘤磁热疗及生物传感器的开发；在环境治理方面，趋磁细菌可用于污水处理等。受益于这项新的研究成果，这些应用有望成为现实。

该项成果是山大微生物技术国家重点实验室与亥姆霍兹药物研究所及慕尼黑大学生物系等单位实质性国际合作的代表性成果，同时也表明微生物技术国家重点实验室国际合作化发展已取得了初步成绩，对下一步实验室研究层次的提升与发展具有重要影响。

张友明教授是Red/ET重组工程技术的发明人之一，此新一代DNA克隆重组技术广泛应用于微生物天然药物、动物基因打靶及合成生物学等领域。迄今为止，张友明教授的研究成果已9次在Nature及其子刊上发表。