Fysiologisten olosuhteiden matkiminen auttaa tutkijoita löytämään metallisideaineita
Tutkijat ovat kehittäneet menetelmän metalli-ioneja sitovien pienten molekyylien tunnistamiseksi. Metalli-ionit ovat välttämättömiä biologiassa. Mutta voi olla haastavaa tunnistaa, mitkä molekyylit - ja erityisesti mitkä pienet molekyylit - näiden metalli-ionien kanssa ovat vuorovaikutuksessa.
Tavanomaisissa metaboliikkamenetelmissä käytetään orgaanisia liuottimia ja alhaisia pH-arvoja metaboliittien erottamiseksi analysointia varten, mikä voi aiheuttaa metallikompleksien hajoamisen. Pieter C. Dorrestein Kalifornian yliopistosta San Diegosta ja työtoverit halusivat pitää kompleksit yhdessä analysointia varten jäljittelemällä soluissa esiintyviä alkuperäisiä olosuhteita. Mutta jos he käyttivät fysiologisia olosuhteita molekyylien erottamisen aikana, heidän olisi täytynyt optimoida erotusolosuhteet uudelleen jokaiselle fysiologiselle tilanteelle, jota he halusivat testata.
Sen sijaan tutkijat kehittivät kaksivaiheisen lähestymistavan, jossa otetaan käyttöön fysiologiset olosuhteet tavanomaisen kromatografisen erotuksen ja massaspektrometrisen analyysin välillä (Nat. Chem. 2021, DOI: 10.1038/s41557-021-00803-1). Ensin he erottivat biologisen uutteen käyttämällä tavanomaista korkean suorituskyvyn nestekromatografiaa. Sitten he säätelivät kromatografiakolonnista poistuvan virtauksen pH:ta jäljittelemään fysiologisia olosuhteita, lisäsivät metalli-ioneja ja analysoivat seoksen massaspektrometrialla. He suorittivat analyysin kahdesti saadakseen pienten molekyylien massaspektrit metallien kanssa ja ilman. Tunnistaakseen, mitkä molekyylit sitovat metalleja, he käyttivät laskennallista menetelmää, joka käyttää piikkien muotoja päätelläkseen yhteyksiä sitoutuneiden ja sitoutumattomien versioiden spektrien välillä.
Yksi tapa jäljitellä fysiologisia olosuhteita edelleen, Dorrestein sanoo, olisi lisätä korkeita ionipitoisuuksia, kuten natriumia tai kaliumia, ja pieniä pitoisuuksia kiinnostavaa metallia. – Siitä tulee kilpailukokeilu. Se pohjimmiltaan kertoo sinulle, OK, tällä molekyylillä on näissä olosuhteissa enemmän taipumusta sitoa natriumia ja kaliumia tai tätä ainutlaatuista metallia, jonka olet lisännyt”, Dorrestein sanoo. "Voimme infusoida useita eri metalleja samanaikaisesti, ja voimme todella ymmärtää mieltymyksen ja valikoivuuden tässä yhteydessä."
Escherichia colin viljelyuutteista tutkijat tunnistivat tunnettuja rautaa sitovia yhdisteitä, kuten yersiniabaktiinia ja aerobaktiinia. Yersiniabaktiinin tapauksessa he havaitsivat, että se voi myös sitoa sinkkiä.
Tutkijat tunnistivat näytteistä metallia sitovia yhdisteitä, jotka olivat yhtä monimutkaisia kuin merestä peräisin oleva liuennut orgaaninen aine. "Se on ehdottomasti yksi monimutkaisimmista näytteistä, joita olen koskaan katsonut", Dorrestein sanoo. "Se on luultavasti yhtä monimutkainen kuin, ellei monimutkaisempi kuin raakaöljy." Menetelmä tunnisti domoiinihapon kuparia sitovaksi molekyyliksi ja ehdotti, että se sitoo Cu2+:aa dimeerinä.
"Omic-lähestymistapa kaikkien metallia sitovien aineenvaihduntatuotteiden tunnistamiseksi näytteestä on erittäin hyödyllinen biologisen metallikelaation merkityksen vuoksi", Oliver Baars, joka tutkii kasvien ja mikrobien tuottamia metallia sitovia metaboliitteja North Carolina State Universityssä, kirjoittaa tutkimuksessa. sähköposti.
"Dorrestein ja työtoverit tarjoavat tyylikkään, kipeästi tarvittavan määrityksen, jolla voidaan paremmin tutkia metalli-ionien fysiologista roolia solussa", Albert JR Heck, Utrechtin yliopiston alkuperäisen massaspektrometrian analyysien pioneeri, kirjoittaa sähköpostissa. "Mahtava seuraava askel olisi erottaa aineenvaihduntatuotteet natiiviolosuhteissa solusta ja fraktioida nämä myös natiiviolosuhteissa, jotta nähdään, mitkä aineenvaihduntatuotteet kuljettavat mitä endogeenisiä solumetalli-ioneja."
Kemian ja tekniikan uutisia
ISSN 0009-2347
Copyright © 2021 American Chemical Society
Postitusaika: 23.12.2021