naujienos

Fiziologinių sąlygų pamėgdžiojimas padeda mokslininkams rasti metalo rišiklių

Mokslininkai sukūrė metodą, leidžiantį atpažinti mažas molekules, kurios suriša metalų jonus. Metalo jonai yra būtini biologijoje. Tačiau nustatyti, su kuriomis molekulėmis ir ypač su kuriomis mažomis molekulėmis, tie metalo jonai sąveikauja, gali būti sudėtinga.

Norint atskirti metabolitus analizei, įprasti metabolomikos metodai naudoja organinius tirpiklius ir žemą pH, dėl kurio metalų kompleksai gali atsiskirti. Pieteris C. Dorresteinas iš Kalifornijos universiteto San Diego ir bendradarbiai norėjo išlaikyti kompleksus kartu analizei, imituodami natūralias ląstelėse aptinkamas sąlygas. Bet jei jie naudojo fiziologines sąlygas molekulių atskyrimo metu, jie būtų turėję iš naujo optimizuoti atskyrimo sąlygas kiekvienai fiziologinei būklei, kurią jie norėjo išbandyti.

Vietoj to, mokslininkai sukūrė dviejų etapų metodą, kuris nustato fiziologines sąlygas tarp įprastinio chromatografinio atskyrimo ir masės spektrometrinės analizės (Nat. Chem. 2021, DOI: 10.1038/s41557-021-00803-1). Pirma, jie atskyrė biologinį ekstraktą naudodami įprastą aukštos kokybės skysčių chromatografiją. Tada jie sureguliavo srauto, išeinančio iš chromatografinės kolonėlės, pH, kad imituotų fiziologines sąlygas, pridėjo metalo jonų ir analizavo mišinį masių spektrometrija. Jie du kartus atliko analizę, kad gautų mažų molekulių masės spektrus su metalais ir be jų. Norėdami nustatyti, kurios molekulės jungiasi su metalais, jie naudojo skaičiavimo metodą, kuris naudoja smailių formas, kad nustatytų ryšius tarp surištų ir nesurištų versijų spektrų.

Vienas iš būdų toliau imituoti fiziologines sąlygas, pasak Dorresteino, būtų pridėti didelės koncentracijos jonų, tokių kaip natris ar kalis, ir mažą dominančio metalo koncentraciją. „Tai tampa konkurenciniu eksperimentu. Iš esmės tai jums pasakys, gerai, ši molekulė tokiomis sąlygomis turi didesnį polinkį surišti natrį ir kalį arba šį unikalų metalą, kurį pridėjote“, – sako Dorresteinas. "Mes galime įpilti daug skirtingų metalų vienu metu ir mes tikrai galime suprasti pirmenybę ir selektyvumą šiame kontekste."

Escherichia coli kultūros ekstraktuose tyrėjai nustatė žinomus geležį surišančius junginius, tokius kaip jersiniabaktinas ir aerobaktinas. Jersiniabaktino atveju jie atrado, kad jis taip pat gali surišti cinką.

Tyrėjai nustatė, kad metalus surišantys junginiai mėginiuose yra tokie sudėtingi kaip ištirpusios organinės medžiagos iš vandenyno. „Tai tikrai vienas sudėtingiausių pavyzdžių, į kuriuos aš kada nors žiūrėjau“, – sako Dorresteinas. „Tai tikriausiai tokia pat sudėtinga, kaip, jei ne sudėtingesnė nei žalia nafta. Metodas nustatė, kad domoinė rūgštis yra varį surišanti molekulė ir pasiūlyta, kad ji jungiasi Cu2+ kaip dimeras.

„Omicinis metodas, leidžiantis nustatyti visus metalus surišančius metabolitus mėginyje, yra labai naudingas dėl biologinio metalo chelatacijos svarbos“, – rašo Oliveris Baarsas, tyrinėjantis metalus surišančius metabolitus, kuriuos gamina augalai ir mikrobai Šiaurės Karolinos valstijos universitete. paštu.

„Dorresteinas ir bendradarbiai pateikia elegantišką, labai reikalingą tyrimą, kad geriau ištirtų, koks gali būti metalo jonų fiziologinis vaidmuo ląstelėje“, – elektroniniame laiške rašo Albertas JR Heckas, Utrechto universiteto natūralios masės spektrometrijos analizės pradininkas. „Galimas kitas žingsnis būtų išskirti metabolitus natūraliomis sąlygomis iš ląstelės ir juos frakcionuoti taip pat natūraliomis sąlygomis, kad būtų galima pamatyti, kurie metabolitai turi kokius endogeninius ląstelių metalų jonus.

Chemijos ir inžinerijos naujienos
ISSN 0009-2347
Autoriaus teisės © 2021 American Chemical Society