Novice

Posnemanje fizioloških pogojev pomaga raziskovalcem pri iskanju kovinskih veziv

Raziskovalci so razvili metodo za identifikacijo majhnih molekul, ki vežejo kovinske ione. Kovinski ioni so bistveni v biologiji. Toda določiti, s katerimi molekulami – in zlasti s katerimi majhnimi molekulami – ti kovinski ioni medsebojno delujejo, je lahko izziv.

Za ločevanje metabolitov za analizo konvencionalne metabolomične metode uporabljajo organska topila in nizke vrednosti pH, ki lahko povzročijo disociacijo kovinskih kompleksov. Pieter C. Dorrestein s kalifornijske univerze San Diego in sodelavci so želeli obdržati komplekse skupaj za analizo s posnemanjem naravnih pogojev v celicah. Če pa so med ločevanjem molekul uporabili fiziološke pogoje, bi morali ponovno optimizirati pogoje ločevanja za vsako fiziološko stanje, ki so ga želeli testirati.

Namesto tega so raziskovalci razvili dvostopenjski pristop, ki uvaja fiziološke razmere med konvencionalno kromatografsko ločitvijo in masno spektrometrično analizo (Nat. Chem. 2021, DOI: 10.1038/s41557-021-00803-1). Najprej so ločili biološki ekstrakt s konvencionalno tekočinsko kromatografijo visoke ločljivosti. Nato so prilagodili pH toka, ki izstopa iz kromatografske kolone, da posnema fiziološke pogoje, dodali kovinske ione in analizirali mešanico z masno spektrometrijo. Dvakrat so izvedli analizo, da bi dobili masne spektre majhnih molekul s kovinami in brez njih. Da bi ugotovili, katere molekule vežejo kovine, so uporabili računalniško metodo, ki uporablja oblike vrhov za sklepanje povezav med spektri vezanih in nevezanih različic.

Eden od načinov za nadaljnje posnemanje fizioloških pogojev, pravi Dorrestein, bi bilo dodajanje visokih koncentracij ionov, kot sta natrij ali kalij, in nizkih koncentracij želene kovine. »To postane tekmovalni eksperiment. V bistvu vam bo povedal, v redu, ta molekula je pod temi pogoji bolj nagnjena k vezavi natrija in kalija ali te edinstvene kovine, ki ste jo dodali,« pravi Dorrestein. "Hkrati lahko vlijemo veliko različnih kovin in resnično lahko razumemo prednost in selektivnost v tem kontekstu."

V izvlečkih kulture Escherichie coli so raziskovalci identificirali znane spojine, ki vežejo železo, kot sta jersinijabaktin in aerobaktin. Pri jersinijabaktinu so odkrili, da lahko veže tudi cink.

Raziskovalci so identificirali spojine, ki vežejo kovine, v vzorcih, ki so tako kompleksni kot raztopljena organska snov iz oceana. "To je absolutno eden najbolj zapletenih vzorcev, kar sem jih kdaj pogledal," pravi Dorrestein. "Verjetno je tako zapleten kot surova nafta, če ne celo bolj zapleten." Metoda je identificirala domoično kislino kot molekulo, ki veže baker, in predlagala, da veže Cu2+ kot dimer.

"Omični pristop za identifikacijo vseh metabolitov, ki vežejo kovine v vzorcu, je izjemno uporaben zaradi pomena biološke kelacije kovin," piše Oliver Baars, ki preučuje metabolite, ki vežejo kovine, ki jih proizvajajo rastline in mikrobi na Državni univerzi Severne Karoline. e-pošta.

"Dorrestein in sodelavci nudijo eleganten, zelo potreben test za boljšo raziskavo, kakšna bi lahko bila fiziološka vloga kovinskih ionov v celici," piše Albert JR Heck, pionir na področju analiz naravne masne spektrometrije na Univerzi v Utrechtu, v elektronskem sporočilu. "Možni naslednji korak bi bil ekstrahiranje metabolitov v naravnih pogojih iz celice in frakcioniranje teh tudi v naravnih pogojih, da bi videli, kateri metaboliti nosijo katere endogene celične kovinske ione."

Čas objave: 23. december 2021