vijesti

Oponašanje fizioloških stanja pomaže istraživačima da pronađu metalna veziva

Istraživači su razvili metodu za identifikaciju malih molekula koje vežu metalne ione.Metalni ioni su neophodni u biologiji.Ali identificirati s kojim molekulama - a posebno s kojim malim molekulama - ti metalni ioni u interakciji, može biti izazovno.

Za odvajanje metabolita za analizu, konvencionalne metabolomičke metode koriste organska otapala i niske pH vrijednosti, što može uzrokovati disociaciju metalnih kompleksa.Pieter C. Dorrestein sa kalifornijskog sveučilišta San Diego i suradnici htjeli su zadržati komplekse zajedno za analizu oponašajući prirodne uvjete pronađene u stanicama.Ali da 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 dvostupanjski pristup koji uvodi fiziološke uvjete između konvencionalnog kromatografskog odvajanja i masene spektrometrijske analize (Nat. Chem. 2021, DOI: 10.1038/s41557-021-00803-1).Prvo su odvojili biološki ekstrakt koristeći konvencionalnu tekućinsku kromatografiju visoke učinkovitosti.Zatim su prilagodili pH protoka koji izlazi iz kromatografske kolone da oponaša fiziološke uvjete, dodali metalne ione i analizirali smjesu masenom spektrometrijom.Dvaput su izvršili 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 kako bi zaključila veze između spektra vezanih i nevezanih verzija.

Jedan od načina za daljnje oponašanje fizioloških uvjeta, kaže Dorrestein, bio bi dodavanje visokih koncentracija iona kao što su natrij ili kalij i niske koncentracije metala od interesa.“To postaje natjecateljski eksperiment.U osnovi će vam reći, OK, ova molekula u tim uvjetima ima veću sklonost vezanju natrija i kalija ili ovog jedinstvenog metala koji ste dodali”, kaže Dorrestein."Možemo istovremeno uliti mnogo različitih metala i stvarno možemo razumjeti sklonost i selektivnost u tom kontekstu."

U ekstraktima kulture iz Escherichia coli, istraživači su identificirali poznate spojeve koji vežu željezo kao što su yersiniabactin i aerobactin.U slučaju yersiniabactina, otkrili su da on također može vezati cink.

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

"Omički pristup za identifikaciju svih metabolita koji vežu metal u uzorku je izuzetno koristan zbog važnosti biološke kelacije metala", piše Oliver Baars, koji proučava metabolite koji vežu metal koje proizvode biljke i mikrobi na Državnom sveučilištu Sjeverne Karoline. email.

"Dorrestein i suradnici pružaju elegantan, prijeko potreban, test za bolje ispitivanje fiziološke uloge metalnih iona u stanici", piše Albert JR Heck, pionir u analizama native masene spektrometrije na Sveučilištu Utrecht, u e-poruci.“Mogući sljedeći korak bio bi ekstrahiranje metabolita u prirodnim uvjetima iz stanice i njihovo frakcioniranje također u prirodnim uvjetima, kako bi se vidjelo koji metaboliti nose koje endogene stanične metalne ione.”

Kemijske i inženjerske vijesti
ISSN 0009-2347
Autorska prava © 2021 Američko kemijsko društvo