новини

Імітація фізіологічних умов допомагає дослідникам знайти металеві сполучні речовини

Дослідники розробили метод ідентифікації малих молекул, які зв’язують іони металів.Іони металів необхідні в біології.Але визначити, з якими молекулами, і особливо з якими малими молекулами, взаємодіють іони металу, може бути складно.

Для відокремлення метаболітів для аналізу звичайні метаболомічні методи використовують органічні розчинники та низький рН, що може призвести до дисоціації комплексів металів.Пітер С. Доррестайн з Каліфорнійського університету в Сан-Дієго та його співробітники хотіли зберегти комплекси разом для аналізу, імітуючи нативні умови, що містяться в клітинах.Але якби вони використовували фізіологічні умови під час поділу молекул, їм довелося б знову оптимізувати умови поділу для кожного фізіологічного стану, який вони хотіли перевірити.

Натомість дослідники розробили двоетапний підхід, який вводить фізіологічні умови між звичайним хроматографічним поділом і мас-спектрометричним аналізом (Nat. Chem. 2021, DOI: 10.1038/s41557-021-00803-1).Спочатку вони відокремили біологічний екстракт за допомогою звичайної високоефективної рідинної хроматографії.Потім вони відрегулювали рН потоку, що виходить з хроматографічної колонки, щоб імітувати фізіологічні умови, додавали іони металу та аналізували суміш за допомогою мас-спектрометрії.Вони двічі провели аналіз, щоб отримати мас-спектри малих молекул з металами та без них.Щоб визначити, які молекули зв’язують метали, вони використали обчислювальний метод, який використовує форми піків для висновку про зв’язки між спектрами зв’язаних і незв’язаних версій.

Одним із способів подальшої імітації фізіологічних умов, каже Доррестайн, було б додати високі концентрації іонів, таких як натрій або калій, і низькі концентрації металу, що цікавить.«Це стає конкурентним експериментом.Це, в основному, скаже вам, добре, ця молекула в цих умовах має більшу схильність до зв’язування натрію і калію або цього унікального металу, який ви додали», – каже Доррестайн.«Ми можемо вводити багато різних металів одночасно, і ми дійсно можемо зрозуміти переваги та вибірковість у цьому контексті».

У культуральних екстрактах кишкової палички дослідники виявили відомі сполуки, що зв’язують залізо, такі як ієрсиніабактин та аеробактин.У випадку з ієрсиніабактином вони виявили, що він також може зв’язувати цинк.

Дослідники визначили зв’язуючі метали сполуки в зразках, таких складних, як і розчинена органічна речовина з океану.«Це абсолютно один із найскладніших зразків, які я коли-небудь бачив, — каже Доррестайн.«Це, ймовірно, таке ж складне, як, якщо не складніше, ніж сира нафта».Метод визначив домоєву кислоту як молекулу, що зв’язує мідь, і припустив, що вона зв’язує Cu2+ як димер.

«Підхід omics для ідентифікації всіх метал-зв’язуючих метаболітів у зразку надзвичайно корисний через важливість біологічного хелатування металів», – пише Олівер Баарс, який вивчає метал-зв’язуючі метаболіти, вироблені рослинами та мікробами в Університеті штату Північна Кароліна. електронна пошта.

«Доррестайн та його співробітники надають елегантний, дуже потрібний аналіз, щоб краще з’ясувати, якою може бути фізіологічна роль іонів металів у клітині», – пише в електронному листі Альберт Дж. Р. Хек, піонер аналізу нативної мас-спектрометрії в Утрехтському університеті.«Можливим наступним кроком було б вилучення метаболітів з клітини в природних умовах і фракціонування їх також у природних умовах, щоб побачити, які метаболіти несуть які ендогенні іони клітинних металів».

Хімічні та інженерні новини
ISSN 0009-2347
Авторські права © 2021 Американське хімічне товариство