Vijesti

Oponašanje fizioloških uvjeta pomaže istraživačima u pronalaženju metalnih veziva

Istraživači su razvili metodu za identificiranje malih molekula koje vežu metalne ione. Metalni ioni su bitni u biologiji. Ali identificiranje s kojim molekulama - a posebno s kojim malim molekulama - ti metalni ioni stupaju u interakciju može biti izazovno.

Za odvajanje metabolita za analizu, konvencionalne metabolomičke metode koriste organska otapala i niske pH vrijednosti, što može uzrokovati disociranje metalnih kompleksa. Pieter C. Dorrestein s kalifornijskog sveučilišta San Diego i njegovi suradnici željeli su zadržati komplekse zajedno za analizu oponašajući izvorne uvjete pronađene u stanicama. Ali ako su koristili fiziološke uvjete tijekom odvajanja molekula, morali bi ponovno optimizirati uvjete odvajanja za svako fiziološko stanje koje su htjeli testirati.

Umjesto toga, istraživači su razvili pristup u dvije faze koji uvodi fiziološke uvjete između konvencionalnog kromatografskog odvajanja i spektrometrijske analize mase (Nat. Chem. 2021, DOI: 10.1038/s41557-021-00803-1). Prvo su odvojili biološki ekstrakt koristeći konvencionalnu tekućinsku kromatografiju visoke učinkovitosti. Zatim su podesili pH protoka koji izlazi iz kromatografske kolone kako bi oponašao fiziološke uvjete, dodali metalne ione i analizirali smjesu spektrometrijom mase. Dvaput su proveli analizu kako bi dobili masene spektre malih molekula sa i bez metala. Kako bi identificirali koje molekule vežu metale, upotrijebili su računsku metodu koja koristi oblike vrhova za zaključivanje povezanosti između spektra vezanih i nevezanih verzija.

Jedan od načina za daljnje oponašanje fizioloških uvjeta, kaže Dorrestein, bilo bi dodavanje visokih koncentracija iona poput natrija ili kalija i niskih koncentracija metala od interesa. “To postaje natjecateljski eksperiment. U osnovi će vam reći, OK, ova molekula pod tim uvjetima ima veću sklonost vezati natrij i kalij ili ovaj jedinstveni metal koji ste dodali,” kaže Dorrestein. "Možemo simultano unijeti mnogo različitih metala i stvarno možemo razumjeti preferencije i selektivnost u tom kontekstu."

U ekstraktima kulture Escherichie coli istraživači su identificirali poznate spojeve koji vežu željezo kao što su jersinijabaktin i aerobaktin. U slučaju jersinijabaktina otkrili su da može vezati i cink.

Istraživači su identificirali spojeve koji vežu metale u uzorcima koji su složeni poput otopljene organske tvari iz oceana. "To je apsolutno jedan od najsloženijih uzoraka koje sam ikada pogledao", kaže Dorrestein. "Vjerojatno je složen kao, ako ne i složeniji od sirove nafte." Metoda je identificirala domoičnu kiselinu kao molekulu koja veže bakar i sugerirala da ona veže Cu2+ kao dimer.

"Omični pristup identificiranju svih metabolita koji vežu metale u uzorku iznimno je koristan zbog važnosti biološke kelacije metala", piše Oliver Baars, koji proučava metabolite koji vežu metale koje proizvode biljke i mikrobi na Državnom sveučilištu Sjeverne Karoline. elektronička pošta.

"Dorrestein i suradnici pružaju elegantan, prijeko potreban test za bolje ispitivanje fiziološke uloge metalnih iona u stanici", piše Albert JR Heck, pionir u analizama izvorne masene spektrometrije na Sveučilištu Utrecht, u e-poruci. "Mogući sljedeći korak bio bi ekstrahirati metabolite u prirodnim uvjetima iz stanice i frakcionirati ih također u prirodnim uvjetima, kako bismo vidjeli koji metaboliti nose koje endogene stanične ione metala."

Vrijeme objave: 23. prosinca 2021