Vijesti

Oponašanje fizioloških stanja pomaže istraživačima da pronađu metalna veziva

Istraživači su razvili metodu za identifikaciju malih molekula koji vežu ione metala. Metalni joni su neophodni u biologiji. Ali identificirati s kojim molekulima – a posebno s kojim malim molekulima – ti metalni joni u interakciji može biti izazov.

Za odvajanje metabolita za analizu, konvencionalne metabolomske metode koriste organske rastvarače i niske pH vrijednosti, što može uzrokovati disociaciju metalnih kompleksa. Pieter C. Dorrestein sa Kalifornijskog univerziteta u San Dijegu i saradnici željeli su zadržati komplekse zajedno za analizu oponašajući prirodne uslove pronađene u ćelijama. Ali da su koristili fiziološke uslove tokom razdvajanja molekula, morali bi ponovo da optimizuju uslove razdvajanja za svako fiziološko stanje koje su želeli da testiraju.

Umesto toga, istraživači su razvili dvostepeni pristup koji uvodi fiziološke uslove između konvencionalnog hromatografskog odvajanja i masene spektrometrijske analize (Nat. Chem. 2021, DOI: 10.1038/s41557-021-00803-1). Prvo su odvojili biološki ekstrakt koristeći konvencionalnu tečnu hromatografiju visokih performansi. Zatim su podesili pH protoka koji izlazi iz hromatografske kolone da oponaša fiziološke uslove, dodali metalne jone i analizirali smešu masenom spektrometrijom. Dva puta su izvršili analizu kako bi dobili masene spektre malih molekula sa i bez metala. Da bi identificirali koje molekule vežu metale, koristili su računsku metodu koja koristi oblike vrhova da bi zaključila veze između spektra vezanih i nevezanih verzija.

Jedan od načina da se dodatno oponašaju fiziološka stanja, kaže Dorrestein, bio bi dodavanje visokih koncentracija jona poput natrijuma ili kalija i niske koncentracije metala od interesa. “To postaje takmičarski eksperiment. U osnovi će vam reći, OK, ovaj molekul pod tim uslovima ima veću sklonost vezivanju natrijuma i kalijuma ili ovog jedinstvenog metala koji ste dodali”, kaže Dorrestein. „Možemo istovremeno ubaciti mnogo različitih metala i zaista možemo razumjeti sklonost i selektivnost u tom kontekstu.”

U ekstraktima kulture iz Escherichia coli, istraživači su identifikovali poznata jedinjenja koja vezuju 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 najkompleksnijih uzoraka koje sam ikada pogledao“, kaže Dorrestein. “Vjerovatno je složen kao, ako ne i složeniji od sirove nafte.” Metoda je identificirala domoinsku kiselinu kao molekul koji 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 univerzitetu Sjeverne Karoline. email.

"Dorrestein i saradnici pružaju elegantan, prijeko potreban, test kako bi bolje ispitali kakva bi mogla biti fiziološka uloga metalnih jona u ćeliji", piše Albert JR Heck, pionir u analizi prirodne masene spektrometrije na Univerzitetu Utrecht, u e-poruci. “Mogući sljedeći korak bio bi ekstrahiranje metabolita u prirodnim uvjetima iz ćelije i njihovo frakcioniranje također u prirodnim uvjetima, kako bi se vidjelo koji metaboliti nose koje endogene stanične metalne jone.”

Vrijeme objave: 23.12.2021