Biomineralization of unicellular organisms: An unusual membrane biochemistry for the production of inorganic nano- and microstructures

Angewandte Chemie - International Edition

Volumn 42, Issue 6, 2003, Pages 614-641

  Bäuerlein, Edmund ^a  

^a MAX PLANCK INSTITUTE OF BIOCHEMISTRY   (Germany)

Author keywords

Biomineralization; Magnetosomes; Unicellular organisms; Vesicles

Indexed keywords

BIOMATERIALS; INORGANIC POLYMERS; SYNTHESIS (CHEMICAL);

UNICELLULAR ORGANISMS;

MICROORGANISMS;

ALGA; BACTERIUM; BIOMINERALIZATION; CHEMICAL STRUCTURE; DIATOM; MEMBRANE; MOLECULAR BIOLOGY; NONHUMAN; REVIEW;

ALGAE; BACTERIA; CELL MEMBRANE; EVOLUTION; MEMBRANE PROTEINS; MINERALS; MODELS, MOLECULAR; PHYLOGENY; SPECIES SPECIFICITY;

EID: 0037429379     PISSN: 14337851     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1002/anie.200390176     Document Type: Review

References (268)

1. M. R. Walter in Earths Earliest Biosphere: Its Origin and Evolution (Ed.: J. W. Schopf), Princeton University Press, Princeton 1983, pp. 187-213.
2. a) T. J. Beveridge, in Metal Ions and Bacteria (Eds.: T. J. Beveridge, R. J. Doyle), Wiley, New York 1989, p. 1-29;
3. b) F. G. Ferris, W. Shotyk, W. S. Fyfe in Metal Ions and Bacteria (Eds.: T. J. Beveridge, R. J. Doyle), Wiley, New York 1989, p. 415-442;
4. a) K. Hausmann, B. P. Kremer, Extremophile, Mikroorganismen in ausgefallenen Lebensräumen, VCH, Weinheim, 1995;
5. b) K. O. Stetter, FEMS Microbiol. Rev. 1990, 75, 117-124.
6. a) H. A. Lowenstam, Science 1981, 211, 1126-1131;
7. b) D. A. Bazylinski, R. B. Frankel in Biomineralization (Ed.: E. Baeuerlein), Wiley-VCH, Weinheim 2000, p. 41-43;
8. c) B. Devouard, M. Pósfai, X. Hua, D. A. Bazylinski, R. B. Frankel, P. R. Busek, Am. Mineral. 1998, 83, 1387-1398;
9. d) K. L. Thomas-Kerpta, D. A. Bazylinski, J. L. Kirschvink, S. J. Clemett, D. S. McKay, S. J. Wentworth, H. Vali, E. K. Gibson, Jr., C. S. Romanek, Geochim. Cosmochim. Acta 2000, 64, 4049-4081.
10. a) R. P. Blakemore, Science 1975, 190, 377-379;
11. b) R. B. Frankel, R. P. Blakemore, R. S. Wolfe, Science 1979, 203, 1355-1356.
12. D. Balkwill, D. Marata, R. P. Blakemore, J. Bacteriol. 1980, 141, 1399-1408.
13. a) N. Petersen, T. von Dobeneck, H. Vali, Nature 1986, 320, 611-615;
14. b) J. F. Stolz, S.-B. R. Chang, J. L. Kirschvink, Nature 1986, 321, 849-850;
15. c) S.-B. R. Chang, J. L. Kirschvink, Annu. Rev. Earth Planet Sci. 1989, 17, 169-195;
16. d) E. I. Friedmann, J. Wierzchos, C. Ascaso, M. Winklhofer, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2001, 98, 2176-2181;
17. e) D. Schüler, Dissertation, Technische Universität München, 1994;
18. f) D. Schüler, E. Baeuerlein in Transitions Metals in Microbial Metabolism (Eds.: G. Winkelmann, C. J. Carrano), Harwood Academic Press, Amsterdam, 1997, pp. 159-185.
19. S. W. F. Grant, Am. J. Sci. 1990, 290A, 261.
20. A. H. Knoll, S. B. Caroll, Science 1999, 284, 2129.
21. F. J. Ayala, A. Rzhetsky, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 1998, 95, 606.
22. H. A. Lowenstam, L. Margulis, Biosystems 1980, 12, 27.
23. S. Bengtson, Y. Zhao, Science 1992, 257, 367.
24. K. Simkiss, K. M. Wilbur, Biomineralization, Academic Press, San Diego, 1989.
25. J. L. Kirschvink, J. W. Hagedorn in Biomineralization (Ed.: E. Baeuerlein), Wiley-VCH, Weinheim, 2000, p. 139-149.
26. S. J. Gould, E. S. Vrba, Paleobiology 1982, 8, 4.
27. F. F. Torres de Araujo, M. A. Pires, R. B. Frankel, C. E. M. Bicudo, Biophys. J. 1986, 50, 375-378.
28. S. Mann, N. H. C. Sparks, M. M. Walker, J. L. Kirschvink, J. Exp. Biol. 1988, 140, 35-49.
29. a) M. M. Walker, C. E. Diebel, C. V. Haugh, P. M. Pankhurst, J. C. Montgomery, C. R. Green, Nature 1997, 390, 371-376;
30. b) C. E. Diebel, R. Proksch, C. R. Green, P. Neilson, M. M. Walker, Nature 2000, 406, 299-302.
31. a) E. Holtkamp-Rötzler, G. Fleissner, M. Hanzlik, N. Petersen, Ann. Geophys. 1997, 15 (Suppl. IC), 117;
32. b) M. Hanzlik, Ch. Heunemann, E. Holtkamp-Rötzler, M. Winklhofer, N. Petersen, G. Fleissner, BioMetals 2000, 13, 325-331;
33. c) D. Acosta-Avalos, E. Wajnberg, P. S. Oliveira, I. Leal, M. Farina, D. S. Esquivel, J. Exp. Biol. 1999, 202, 2687-2692.
34. a) J. L. Kirschvink, A. Kobayashi-Kirschvink, B. J. Woodford, Proc. Natl. Acad. Sci USA 1992, 89, 7683;
35. b) J. Dobson, P. P. Grassi, Brain Res. Bull. 1996, 39, 255-259;
36. c) P. P. Schultheiss-Grassi, R. Wessiken, J. Dobson, Biochem. Biophys. Acta 1999, 1426, 212-216;
37. d) P. P. Schultheiss-Grassi, J. Dobson, BioMetals 1999, 12, 67-72.
38. T. J. Beveridge, in Bacteria in Nature (Eds: J. S. Pointdexter, E. R. Leadbetter), Plenum Press, New York, 1989, pp. 1-65.
39. Allgemeine Mikrobiologie, (Ed.: H. G. Schlegel) 7th ed., Thieme, Stuttgart 1992, p. 14.
40. a) F. G. Ferris in Metal Ions and Bacteria (Eds.: T. J. Beveridge, R. J. Doyle), Wiley, New York, 1989, p. 295-323;
41. b) D. Fortin, T. J. Beveridge in Biomineralization (Ed.: E. Baeuerlein), Wiley-VCH, Weinheim 2000, p. 7-22.
42. a) T. J. Beveridge, Int. Rev. Cytol. 1981, 72, p. 229-317;
43. b) W. Baumeister, G. Lembcke, G. Dürr, B. Phipps in Electron Crystallography of Organic Molecules (Eds.: J. R. Freyer, D. L. Dorset), Kluwer Academic, Dordrecht, 1990, p. 283-296;
44. c) M. Engelhardt, J. Petres, J. Struct. Biol. 1998, 125, 276-302;
45. d) T. J. Beveridge, P. H. Pouwels, M. Sara, A. Kotiranta, K. Lonnatmaa, K. Kari, E. Kerosuo, M. Haapasalo, E. M. Egelseer, I. Schocher, U. B. Sleytr, FEMS Microbiol. Rev. 1997, 20, 99-149;
46. e) U. B. Sleytr, P. Messner, D. Plum, M. Sara, Angew. Chem. 1999, 111, 1099-1120; Angew. Chem. Int. Ed. 1999, 38, 1035-1054.
47. e) U. B. Sleytr, P. Messner, D. Plum, M. Sara, Angew. Chem. 1999, 111, 1099-1120; Angew. Chem. Int. Ed. 1999, 38, 1035-1054.
48. M. Sumper, Biochim. Biophys. Acta 1987, 906, 69-79.
49. C. J. Daughney, J. B. Fein, N. Yee, Chem. Geol. 1998, 144, 161-176.
50. M. M. Urrutia, T. J. Beveridge, Chem. Geol. 1994, 116, 261-280.
51. D. Fortin, T. J. Beveridge, Geomicrobiol. J. 1997, 14, 1-21.
52. S. Schultze-Lam, G. Harauz, T. J. Beveridge, J. Bacteriol. 1992, 174, 7971-7981.
53. S. Mann in Biomimetic Materials Chemistry, VCH, New York 1996, p. 1-40.
54. a) M. Mertig, R. Kirsch, W. Pompe, H. Engelhardt, Eur. Phys. J. D 1999, 9, 45-48;
55. b) S. R. Hall, W. Shenton, H. Engelhardt, S. Mann, ChemPhysChem. 2001, 3, 184-186.
56. G. Southam, T. J. Beveridge, Geochim. Cosmochim. Acta 1994, 58, 4527-4530.
57. a) D. H. Nies, Appl. Microbiol. Biotechnol. 1999, 51, 730-750;
58. b) S. Silver, Ann. Rev. Microbiol. 1996, 50, 753-789.
59. a) H. E. Jones, P. A. Trudinger, L. A. Chambers, N. A. Pyliotis, Z. Allg. Microbiol. 1976, 16, 425-435;
60. b) M. Vainshtein, N. Suzina, V. Sorokin, Syst. Appl. Microbiol. 1997, 20, 182-186.
61. a) S. Glasauer, S. Langley, T. J. Beveridge, Science, 2001, 295, 117-119;
62. b) U. Schwertmann, R. M. Cornell, Iron Oxides in the Laboratory, VCH, Weinheim, 1991.
63. a) R. B. Frankel, R. B. Blakemore, Iron Biominerals, Plenum Press, New York, 1991;
64. b) S. Mann, R. B. Frankel in Biomineralization, Chemical and Biochemical Perspectives (Eds.: S. Mann, J. Webb, R. J. P. Williams), VCH, Weinheim 1989, pp. 389-426.
65. S. Spring, R. Amann, W. Ludwig, K.-H. Schleifer, H. van Gemerden, N. Petersen, Appl. Environ. Microbiol. 1993, 59, 2397-2403.
66. D. A. Bazylinski, R. B. Frankel, B. R. Heywood, S. Mann, J. W. King, P. L. Donaghay, A. K. Hanson, Appl. Environ. Microbiol. 1995, 61, 3232-3239.
67. H. Petermann, Berichte Fachbereich Geowissenschaften Univ. Bremen, Nr. 56, Bremen, 1994; Fahrten M16/2, M20/2, M23/1, M23/2 des Forschungsschiffes Meteor.
68. a) M. Farina, H. Lins des Barros, D. M. S. Esquival, J. Danon, Biol. Cell. 1983, 48, 85-88;
69. b) E. F. De Long, R. B. Frankel, D. A. Bazylinski, Science 1993, 259, 803-806.
70. K. H. Schleifer, D. Schüler, S. Spring, M. Weizenegger, R. Amann, W. Ludwig, M. Köhler, Syst. Appl. Microbiol. 1991, 14, 379-385.
71. R. P. Blakemore, D. Maratea, R. Wolfe, J. Bacteriol. 1979, 140, 720-729.
72. D. Schüler, S. Spring, D. A. Bazylinski, Syst. Appl. Microbiol. 1999, 22, 466-471.
73. C. R. Woese, Microbiol. Rev. 1987, 51, 221-271.
74. a) R. Amann, R. Rosello-Mora, D. Schüler in Biomineralization (Ed.: E. Baeuerlein), Wiley-VCH, Weinheim 2000, p. 47-59;
75. b) O. Strunk, O. Gross, B. Reichel, M. May, S. Hermann, N. Stuckmann, B. Nonhoff, M. Lenke, A. Ginhart, A. Vilbig, T. Ludwig, A. Bode, K. H. Schleifer, W. Ludwig, http://www.mikro.biologie.tu-muenchen.de/pub/ARB, Department of Microbiology, Technische Universität München, Germany, 1999;
76. c) W. Ludwig, O. Strunk, S. Klugbauer, N. Klugbauer, M. Weizenegger, J. Neumaier, M. Bachleitner, K. H. Schleifer, Electrophoresis 1998, 19, 554-568;
77. d) R. Amann, W. Ludwig, K. H. Schleifer, Microbiol. Rev. 1995, 59, 143-169.
78. D. A. Bazylinski, A. J. Garrett-Reed, R. B. Frankel, Microsc. Res. Tech. 1994, 27, 389-401.
79. R. F. Butler, S. K. Banerjee, J. Geophys. Res. 1975, 80, 4049-4058.
80. Y. A. Gorby, T. J. Beveridge, R. P. Blakemore, J. Bacteriol. 1988, 170, 834-841.
81. D. Schüler, M. Köhler, Zentralbl. Mikrobiol. 1992, 147, 150-151.
82. D. Schüler, E. Baeuerlein, J. Bacteriol. 1998, 180, 156-162.
83. a) M. Gassmann, Diplomarbeit, Universität Tübingen (Germany), 1996;
84. b) E. Baeuerlein, D. Schüler, R. Reszka, S. Päuser, DE19716732 1997; E. Baeuerlein, D. Schüler, R. Reszka, S. Päuser, PCT/DE 98/00668 1998; E. Baeuerlein, D. Schüler, R. Reszka, S. Päuser, US 6251365 2001.
85. b) E. Baeuerlein, D. Schüler, R. Reszka, S. Päuser, DE19716732 1997; E. Baeuerlein, D. Schüler, R. Reszka, S. Päuser, PCT/DE 98/00668 1998; E. Baeuerlein, D. Schüler, R. Reszka, S. Päuser, US 6251365 2001.
86. b) E. Baeuerlein, D. Schüler, R. Reszka, S. Päuser, DE19716732 1997; E. Baeuerlein, D. Schüler, R. Reszka, S. Päuser, PCT/DE 98/00668 1998; E. Baeuerlein, D. Schüler, R. Reszka, S. Päuser, US 6251365 2001.
87. H. A. Lowenstam, S. Weiner, On Biomineralization, Oxford University Press, Oxford, 1989.
88. a) Y. Okuda, K. Denda, Y. Fukumori, Gene 1996, 171, 99-102;
89. b) D. Schüler, E. Baeuerlein, D. A. Bazylinski, Abstracts of the General Meeting of the ASM, Miami, USA, 1997, p. 332.
90. D. Schüler, in Biomineralization (Ed.: E. Baeuerlein), Wiley-VCH, Weinheim, 2000, p. 109-118.
91. a) K. Grünberg, C. Waver, B. M. Tebo, D. Schüler, Appl. Environ. Microbiol. 2001, 67, 4573-4582;
92. b) D. Schüler, C. Waver, K. Grünberg, Jahrestagung der VAAM, 2001, Oldenburg, Abstract KSB 11.
93. G. L. Blatch, M. Lassle, Bioassays 1999, 21, 932-934.
94. Y. Fukumori in Biomineralization (Ed.: E. Baeuerlein), Wiley-VCH, Weinheim, 2000, p. 93-107.
95. I. T. Paulsen, M. H. Saier, J. Membr. Biol. 1997, 156, 99-103.
96. O. H. Nies, S. Silver, J. Ind. Microbiol. 1995, 14, 186-199.
97. http://www.jgi.doe.gov/temweb/JGImicrobial/html/index.html.
98. M. J. Pallen, B. W. Wren, Mol. Microbiol. 1997, 26, 209-221.
99. L. Lenz, B. Dere, M. Bevan, Immunology 1996, 5, 63-72.
100. D. Schüler, E. Baeuerlein, Arch. Microbiol. 1996, 166, 301-307.
101. a) J. B. Neilands, J. Biol. Chem. 1995, 270, 26723-26726;
102. b) G. Winkelmann in CRC Handbook of Microbial Iron Chelates (Ed.: G. Winkelmann), CRC Press, Boca Raton, 1991, pp. 65-106.
103. C. Nakamura, T. Sakaguchi, S. Kudo, I. G. Burgess, K. Sude, T. Matsunaga, Appl. Biochem Biotechnol. 1993, 39/40, 169-171.
104. A. Hartmann, V. Braun, Arch. Microbiol. 1981, 130, 353-356.
105. a) T. S. Magnuson, A. L. Hodges-Myerson, D. R. Lovely, FEMS Microbiol. Lett. 2000, 185, 205-211;
106. b) D. R. Lovely, J. D. Coates, D. A. Saffarini, D. J. Lonergan in Transition Metals in Microbial Metabolism (Eds.: G. Winkelmann, C. J. Carrano), Harwood Academic Press, Amsterdam, 1997, pp. 187-215;
107. c) S. A. B. Knight, E. Lesuisse, R. Stearman, R. D. Klausner, A. Dencis, Microbiology 2000, 148, 29-40;
108. d) M. Fontecave, J. Covès, J. L. Pierre, BioMetals 1994, 7, 3-8;
109. e) L. C. Paoletti, R. P. Blakemore, Curr. Microbiol. 1998, 17, 339-342.
110. a) Y. Noguchi, T. Fujiwara, K. Yoshimatsu, Y. Fukumori, J. Bacteriol. 1999, 181, 2142-2147;
111. b) M. Abe, Y. Tamaura, Jpn. J. Appl. Phys. 1983, 22, L511;
112. c) Yamazaki, H. Oyanagi, T. Fujiwara, Y. Fukumori, Eur. J. Biochem. 1995, 233, 665-671.
113. a) D. Schüler, R. Uhl, E. Baeuerlein, FEMS Microbiol. Lett. 1995, 132, 139-145;
114. b) E. Baeuerlein in Biomineralization (Ed.: E. Baeuerlein), Wiley-VCH, Weinheim, 2000, pp. 61-79.
115. D. Grimm, A. J. Koster, U. Ziese, D. Typke, W. Baumeister, J. Microsc. 1996, 183, 60-68.
116. R. P. Blakemore, N. A. Blakemore in Iron Biominerals (Eds.: R. Frankel, R. P. Blakemore), Plenum Press, New York 1991, pp. 51-67.
117. R. E. Dunin-Borkowski, M. R. Mc Cartney, R. B. Frankel, D. A. Bazylinski, M. Pósfai, P. R. Busek, Science 1998, 282, 1868-1870.
118. a) D. A. Bazylinski, R. B. Frankel in Biomineralization (Ed.: Baeuerlein), Wiley-VCH, Weinheim 2000, p. 36-37;
119. b) R. B. Frankel, D. Bazylinski, M. S. Johnson, B. L. Taylor, Biophys. J. 1997, 73, 994-1000.
120. R. Wiltschko, W. Wiltschko, Magnetic orientation in animals, Zoophysiology, Vol. 33, Springer, Berlin, 1995.
121. J. C. Weaver, T E. Vaughan, D. Astumian, Nature 2000, 405, 707-709.
122. a) V. P. Shcherbakov, M. Winklhofer, Eur. Biophys. J. 1999, 28, 380-392;
123. b) M. Winklhofer, Modelle hypothetischer Magnetfeldrezeptoren auf der Grundlage biogenen Magnetits, M. Leidorf GmbH, Rahden, 1999;
124. c) M. Winklhofer, E. Holtkamp-Rötzler, M. Hanslik, G. Fleissner, N. Petersen, Eur. J. Mineral. 2001, 13, 659-669.
125. a) J. C. Green, K. Perch-Nielsen, P. Westbroek in Handbook of Protoctista (Eds.: L. Margulis, J. O. Corliss, M. Melkonian, D. J. Chapman), Jones & Bartlett, Boston, 1990, pp. 293-317;
126. b) C. van den Hoek, H. M. Jahns, D. G. Mann, Algen, 3rd ed., Thieme, Stuttgart, 1993, pp. 167-179.
127. a) H. Trappan, Paleobiology in Plant Protists, W. H. Freeman and Co., San Francisco, 1980;
128. b) A. S. Jafar, Neues Jahrb. Geol. Palaeontol., Abh., 1983, 166, 218-258.
129. a) P. R. Brown, Calcareous Nanofossils Biostratigraphy, British Micropaleontology Society Series, Chapman & Hall, London, 1998;
130. b) L. Cros, A. Kleijne, A. Zeltner, C. Billiard, J. R. Young, Mar. Micropaleontol. 2000, 39, 1-34;
131. c) J. R. Young, S. A. Davis, P. R. Brown, S. Mann, J. Struct. Biol. 1999, 126, 195-215.
132. J. D. Rowson, B. S. C. Leadbeater, J. C. Green, Br. Phycol. J. 1986, 21, 359-370.
133. a) M. E. Marsh in Biomineralization (Ed.: E. Baeuerlein), Wiley-VCH, Weinheim, 2000, pp. 251-268;
134. b) M. E. Marsh, Protoplasma 1999, 207, 54-66;
135. c) I. R. Young, I. M. Didymus, P. R. Brown, N. Prins, S. Mann, Nature 1992, 356, 516-518;
136. d) P. van der Wal, E. W. de Jong, P. Westbrock, W. C. de Bruijn, A. A. Hulder-Stapel, J. Ultrastruct. Res. 1983, 85, 139-158.
137. a) E. L. Gonzalez, in Biomineralization (Ed.: E. Baeuerlein), Wiley-VCH, Weinheim, 2000, pp. 269-282;
138. b) Y. Araki, PhD thesis, University of California, Los Angeles, 1997.
139. M. E. Marsh, D.P. Dickinson, Protoplasma 1997, 199, 9-17.
140. a) M. E. Finbow, M. A. Harrison, Biochem. J. 1997, 324, 697-712;
141. b) N. Nelson, Organellar Proton-ATPases, Springer, Heidelberg, 1995.
142. J. M. Ward, A. Reinders, H.-T. Hsu, H. Sze, Plant Physiol. 1992, 99, 161-169.
143. P. L. A. M. Corstjens, Y. Araki, E. L. Gonzales, J. Phycol. 2001, 37, 71-78.
144. a) Y. Araki, E. L. Gonzalez, J. Phycol. 1998, 34, 79-88;
145. b) D.-K. Kwon, E. L. Gonzalez, J. Phycol. 1994, 30, 689-695.
146. A. A. Israel, E. L. Gonzalez, Mar. Ecol. Prog. Ser. 1996, 137, 243-250.
147. M. E. Marsh, Protoplasma 1994, 177, 108-122.
148. a) M. E. Marsh, D. K. Chang, G. C. King, J. Biol. Chem. 1992, 267, 20507-20512;
149. b) P. van der Wal, E. W. de Jong, P. Westbrock, W. C. de Bruiyn, in Environmental Biogeochemistry, Vol. 35 (Ed.: R. Hallberg), Swedish Research Council. Stockholm, 1983, pp. 251-258.
150. a) S. L. Lee, A. Veis, T. Gloneck, Biochemistry 1977, 16, 2971-2979;
151. b) W. G. Stetler-Stevenson, A. Veis, Calcif. Tissue Int. 1987, 40, 97-102.
152. M. E. Marsh, R. L. Sass, J. Exp. Zool. 1983, 226, 193-203.
153. M. T. Dimuzo, A. A. Veis, Calcif. Tissue Res. 1978, 25, 169-178.
154. M. E. Marsh, Biochemistry 1989, 28, 339-345.
155. a) H. Miyamoto, T. Miayashita, M. Okushima, S. Nakano, T. Morita, A. Matsushiro, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 1996, 93, 9657-9660;
156. b) B. L. Smith, T. Schäffer, M. Viani, J. B. Thompson, N. A. Frederick, J. Kindt, A. M. Belcher, G. D. Stucky, D. E. Morse, P. K. Hansma, Nature 1999, 399, 761-763.
157. c) M. Kono, N. Hayashi, T. Samata, Biochem. Biophys. Res. Commun. 2000, 269, 213-218;
158. d) A. M. Belcher, E. E. Gooch in Biomineralization (Ed.: E. Baeuerlein), Wiley-VCH, Weinheim, 2000, pp. 221-249;
159. e) K. Mann, I. M. Weiss, S. André, H.-J. Gabius, M. Fritz, Eur. J. Biochem. 2000, 267, 5257-5264;
160. f) I. M. Weiss, W. Göring, M. Fritz, K. Mann, Biochem. Biophys. Res. Commun. 2000, 285, 244-249;
161. M. E. Marsh, A. L. Ridall, P. Azadi, P. J. Duke, J. Struct. Biol. 2003, 139, 39-45.
162. M. E. Marsh, Protoplasma 1996, 190, 181-188.
163. a) C. van den Hoek, D. G. Mann, H. M. Jahns, Algae, Cambridge University Press, Cambridge, 1998;
164. b) F. E. Round, R. M. Crawford in Handbook of Protoctista (Eds.: L. Margulis, J. O. Corliss, M. Melkonian, D. J. Chapman), Jones & Bartlett, Boston, 1990, pp. 574-596.
165. a) R. Tacke, Angew. Chem. 1999, 111, 3197-3200; Angew. Chem. Int. Ed. 1999, 38, 3015-3018;
166. a) R. Tacke, Angew. Chem. 1999, 111, 3197-3200; Angew. Chem. Int. Ed. 1999, 38, 3015-3018;
167. b) P. Tréguer, D. M. Nelson, A. J. van Bennekom, D. J. DeMaster, A. Leynaert, B. Quéguiner, Science 1995, 268, 375-379.
168. a) L. K. Medlin, W. H. C. F Kooistra, R. Gersonde, P. A. Sims, U. Welbrock, Nova Hedwigia 1997, 65, 1-11;
169. b) W. H. C. F. Kooistra, L. K. Medlin, Mol. Phylogenet. Evol. 1996, 6, 391-407.
170. A. Rothpletz, Z. Dtsch. Geol. Ges. 1986, 48, 854-914.
171. a) D. H. Erwin, Rev. Ecol. Syst. 1990, 21, 69-91;
172. b) D. H. Erwin, Nature 1994, 367, 231-236;
173. c) P. R. Renne, Z. Zichao, M. A. Richards, M. T. Black, A.R. Basu, Science 1995, 269, 1413-1416;
174. d) G. J. Retallack, Science 1995, 267, 77-80.
175. M. Hildebrand, D. R. Higgins, K. Busser, B. E. Volcani, Gene 1993, 132, 213-218.
176. N. Kröger, C. Bergsdorf, M. Sumper, EMBO J. 1994, 13, 4676-4683.
177. a) J. D. Pickett-Heaps, A.-M. M. Schmid, L. A. Edgar in Progress in Phycological Research, Vol. 7 (Eds.: E E. Round, D. J. Chapman), Biopress, Bristol, 1990, p. 2-168;
178. b) N. Kröger, M. Sumper, Protist 1998, 149, 213-219;
179. c) R. Wetherbee, S. Crawford, P. Mulvaney in Biomineralization (Ed.: E. Baeuerlein), Wiley-VCH, Weinheim, 2000, p. 189-206.
180. A. S. Crawford, J. M. Higgins, P. Mulvaney, R. Wetherbee, J. Phycol. 2001, 37, 543-554.
181. C. van den Hoek, D. G. Mann, H. M. Jahns, Algen, 3rd ed. Thieme, Stuttgart, 1993, p. 115.
182. L. A. Edgar, J. D. Pickett-Heaps in Progress in Phycological Research, Vol. 3, Biopress, Bristol, 1984, pp. 47-88.
183. N. Kröger, M. Sumper in Biomineralization (Ed.: E. Baeuerlein), Wiley-VCH, Weinheim, 2000, p. 151-170.
184. R. W. Drum, H. S. Pankratz, J. Ultrastruct. Res. 1964, 10, 217-223.
185. a) M. Hildebrand, B. E. Volcani, W. Gassmann, J. I. Schröder, Nature 1997, 383, 688-689;
186. b) M. Hildebrand, K. Dahlin, B. E. Volcani, Mol. Gen. Genet. 1998, 260, 480-486.
187. a) M. Hildebrand in Biomineralization (Ed.: E. Baeuerlein), Wiley-VCH, Weinheim, 2000, pp. 171-188;
188. b) H. L. Conway, P. J. Harrison, C. O. Davies, Mar. Biol. 1976, 35, 187-199;
189. c) H. L. Conway, P. J. Harrison, Mar. Biol. 1977, 43, 33-43.
190. M. A. Brzezinski, R. J. Olson, S. W. Chisholm, Mar. Ecol. Prog. Ser. 1990, 67, 83-96.
191. V. Martin-Jezequel, M. Hildebrand, M. A. Brzezinski, J. Phycol. 2000, 36, 821-840.
192. C. W. Sullivan, J. Phycol. 1977, 13, 86-91.
193. a) J. Reizer, A. Reizer, M. J. Saier, Jr., Biochim. Biophys. Acta 1994, 1197, 133-166;
194. b) Y. Deguchi, I. Yamoto, Y. Anraku, J. Biol. Chem. 1990, 265, 21704-21708.
195. a) T. Caspari, R. Stadler, N. Sauer, W. Tanner, J. Biol. Chem. 1994, 269, 3498-3502;
196. b) A. D. Due, Q. Zhinchao, J. M. Thomas, A. Buchs, A. C. Powers, J. M. May, Biochemistry 1995, 34, 5462-5471;
197. c) H. Katagiri, T. Asano, H. Ishihara, K. Tsukuda, J.-L. Lin, K. Inukai, M. Kikuchi, Y. Yazaki, Y. Oka, J. Biol. Chem. 1992, 267, 22550-22555.
198. C. W. Sullivan, J. Phycol. 1979, 15, 210-216.
199. R. K. Iler, The Chemistry of Silica: Solubility, Polymerization, Colloid and Surface Properties, and Biochemistry, Wiley, New York, 1979.
200. a) D. Werner, Arch. Microbiol. 1966, 55, 278-308;
201. b) F. Azam, B. B. Hemmingsen, B. E. Volcani, Arch. Mierobiol. 1974, 97, 103-114.
202. P. Bhattacharyya, B. E. Volcani, Biochem. Biophys. Res. Commun. 1983, 114, 365-372.
203. H. Drechsel, G. Winkelmann in Transition Metals in Microbial Metabolism (Eds.: G. Winkelmann, C. J. Carrano), Harwood Academic Press, Amsterdam, 1997, pp. 1-51.
204. A.-M. Schmid, D. Schulz, Protoplasma 1979, 100, 267-288.
205. M. Lee, C.-W. Li, Bot. Bull. Acad. Sin. 1992, 33, 317-325.
206. J. D. Pickett-Heaps, A. M. Schmid, L. A. Edgar, in Progress in Phycological Research, Vol. 7, Biopress, Bristol, 1990, p. 127-133.
207. a) C.-W. Li, B. E. Volcani, Philos. Trans. R. Soc. London, Ser. B 1984, 304, 519-528;
208. b) C.-W. Li, B. E. Volcani, Protoplasma 1985, 124, 10-29;
209. c) D. Schulz, G. Drebes, H. Lehmann, R. Jank-Ladwig, Eur. J. Cell. Biol. 1984, 33, 43-51.
210. C. W. Mehard, B. E. Volcani, Cell Tissue Res. 1976, 166, 255-263.
211. a) B. E. F. Reimann, J. C. Lewin, B. E. Volcani, J. Phycol. 1966, 2, 74-84;
212. b) A. M. Schmid, M. A. Borowitzka, B. E. Volcani in Cytomorphogenesis in Plants (Ed.: O. Kiermayer), Cell. Biol. Mon. 1981, 8, 63-97;
213. c) R. M. Crawford, A. M. Schmid in Biomineralization in Lower Plants and Animals (Eds.: B. S. C. Leadbeater, R. Riding), The Systematics Association special volume 1986, 30, 291-314.
214. E. Schnepf, G. Deichgräber, G. Drebes, Plant Syst. Evol. 1980, 135, 265-277.
215. a) B. E. F. Reimann, Exp. Cell Res. 1964, 34, 605-608;
216. b) E. F. Stoermer, H. S. Pankratz, C. C. Bowen, Am. J. Bot. 1965, 52, 1067-1078;
217. c) J. Coombs, I. A. Lauritis, W. M. Darly, B. E. Volcani, Z. Pflanzenphysiol. 1968, 59, 124-152;
218. d) P. A. Dawson, J. Phycol. 1973, 9, 353-365;
219. a) C. W. Li, S. Chu, M. Lee, Protoplasma 1989, 151, 158-163;
220. b) M. A. Brzezinski, D. J. Conley, J. Phycol. 1994, 30, 45-55;
221. c) E. G. Vrieling, W. W. C. Gieskes, T. P. M. Beelen, J. Phycol. 1999, 35, 548-559.
222. N. Kröger, C. Bergsdorf, M. Sumper, Eur. J. Biochem. 1996, 239, 259-264.
223. a) N. Kröger, G. Lehmann, R. Rachel, M. Sumper, Eur. J. Biochem. 1997, 250, 99-105;
224. b) N. Kröger, R. Wetherbee, Protist 2000, 151, 263-273.
225. a) N. Kröger, R. Deutzmann, M. Sumper, Science 1999, 286, 1129-1132;
226. b) N. Kröger, R. Deutzmann, M. Sumper, J. Biol. Chem. 2001, 276, 26066-26070.
227. a) N. Kröger, R. Deutzmann, C. Bergsdorf, M. Sumper, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2000, 97, 14133-14138;
228. b) D. R. Morris, L. J. Marton, Polyamines in Biology and Medicine, Dekker, New York, 1981.
229. T. Nakajima, B. E. Volcani, Biochem. Biophys. Commun. 1970, 39, 28-33.
230. H. Schägger, G. von Jagow, Anal. Biochem. 1987, 166, 368-379.
231. A. M. M. Schmid, B. E. Volcani, J. Phycol. 1983, 19, 387-402.
232. T. F. Schultz, L. Egerton-Warburton, S. Crawford, R. Wetherbee, Protist 2001, 152, 315-327.
233. a) C. T. Kresge, M. E. Leonowicz, W. J. Roth, J. C. Vartuli, J. S. Beck, Nature 1992, 359, 710-712;
234. b) S. Mann, G. A. Ozin, Nature 1996, 382, 313-318;
235. c) H. P. Lin, C. H. Mou, Science 1996, 273, 765-767;
236. d) H. Yang, N. Coombs, G. A. Ozin, Nature 1997, 386, 692-695.
237. a) S. S. Kim, W. Z. Zhang, T. J. Pinnavia, Science 1998, 282, 1302-1305;
238. b) P. T. Tauer, T. J. Pinnavia, Science 1996, 271, 1267-1269;
239. a) F. Caruso, R. A. Caruso, H. Möhwald, Science 1998, 282, 1111-1114;
240. b) B. T. Holland, C. F. Blanford, T. Do, A. Stein, Chem. Mater. 1999, 11, 795-805.
241. a) J. N. Cha, G. D. Stucky, D. E. Morse, T. J. Demning, Nature 2000, 403, 289-292;
242. b) C. Göltner, S. Henke, M. C. Weißenberger, M. Antonietti, Angew. Chem. 1998, 110, 633-636; b) Angew. Chem. Int. Ed. 1998, 37, 613-616;
243. b) C. Göltner, S. Henke, M. C. Weißenberger, M. Antonietti, Angew. Chem. 1998, 110, 633-636; b) Angew. Chem. Int. Ed. 1998, 37, 613-616;
244. c) D. Y. Zhao, J. J. Feng, Q. S. Huo, N. Melosh, G. H. Frederickson, B. F. Chmelka, G. D. Stucky, Science 1998, 279, 548-552.
245. d) M. Templin, A. Frank, A. DuChesne, H. Leist, Y. M. Zhang, R. Ulrich, V. Schadler, U. Wiesner, Science 1997, 278, 1795-1798;
246. a) P. Schmidt-Winkel, W. W. Lukens, Jr., P. Yang, D. I. Margolese, I. S. Lettow, J. Y. Ying, G. D. Stucky, Chem. Mater. 2000, 12, 686-696;
247. b) S. Schacht, Q. Huo, I. G. Voigt-Martin, G. D. Stucky, F. Schüth, Science 1996, 273, 768-771.
248. c) A. Imhof, D. J. Pine, Nature 1997, 389, 948-951;
249. a) E. G. Vrieling, T. P. M. Beelen, R. A. van Santen, W. W. C. Gieskes, Angew. Chem. 2002, 114, 1613-1616; Angew. Chem. Int. Ed. 2002, 41, 1543-1546;
250. a) E. G. Vrieling, T. P. M. Beelen, R. A. van Santen, W. W. C. Gieskes, Angew. Chem. 2002, 114, 1613-1616; Angew. Chem. Int. Ed. 2002, 41, 1543-1546;
251. b) A. R. Hemsley, P. C. Griffith, Philos. Trans. R. Soc. London, Ser. A 2000, 358, 547-564;
252. c) R. Gordon, R. W. Drum, Int. Rev. Cytol. 1994, 150, 243-372;
253. d) J. Parkinson, Y. Brechet, R. Gordon, Biochim. Biophys. Acta 1999, 1452, 89-102;
254. e) A. M. M. Schmid, Protoplasma 1994, 181, 43-60;
255. f) A. M. M. Schmid, R. K. Eberwein, M. Hesse, Protoplasma 1996, 193, 144-173.
256. a) M. Sumper, Science 2002, 295, 2430-2433;
257. b) D. Volkmer, S. Tugulu, M. Fricke, T. Nielsen, Angew. Chem. 2003, 115, 60-64; Angew. Chem. Int. Ed. 2003, 42, 38-61;
258. b) D. Volkmer, S. Tugulu, M. Fricke, T. Nielsen, Angew. Chem. 2003, 115, 60-64; Angew. Chem. Int. Ed. 2003, 42, 38-61;
259. c) N. Kröger, S. Lorenz, E. Brunner, M. Sumper, Science 2002, 298, 584-586.
260. a) A. van Blaaderen, R. Ruel, P. Wiltzins, Nature 1997, 385, 321-324;
261. b) A. McPherson, Crystallization of Biological Macromolecules, Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, New York 1999.
262. a) E. Epstein, Annu. Rev. Plant Physiol. Plant Mol. Biol. 1999, 50, 641-644.
263. b) A. J. Milligan, F. M. M. Morel, Science 2002, 297, 1848-1850.
264. R. D. Adam, Clin. Microbiol. Rev. 2001, 14, 447-475.
265. L. L. Brott, R. R. Naik, D. J. Pikas, S. M. Kirkpatrik, D. W. Tomlin, P. W. Whitlock, S. J. Clarson, M. O. Stone, Nature 2001, 413, 291-293.
266. a) S. Brown, Nat. Biotechnol. 1997, 15, 269-274;
267. b) S. R. Whaley, D. S. English, E. L. Hu, P. F. Barbara, A. M. Belcher, Nature 2000, 405, 665-668.
268. R. R. Naik, L. L. Brott, S. J. Clarson, M. O. Stone, J. Nanosci. Nanotechnol. 2002, 2, 95-100.