hír

A fiziológiai állapotok utánzása segít a kutatóknak fémkötőanyagok megtalálásában

A kutatók módszert fejlesztettek ki a fémionokat megkötő kis molekulák azonosítására. A fémionok nélkülözhetetlenek a biológiában. De nehéz azonosítani, hogy ezek a fémionok mely molekulákkal – és különösen mely kis molekulákkal – lépnek kölcsönhatásba.

A metabolitok elemzésre történő elkülönítésére a hagyományos metabolomikai módszerek szerves oldószereket és alacsony pH-t használnak, ami fémkomplexek disszociációját okozhatja. Pieter C. Dorrestein, a Kaliforniai Egyetem San Diego-i munkatársa és munkatársai a sejtekben található natív körülmények utánzásával együtt akarták tartani a komplexeket az elemzéshez. De ha fiziológiás körülményeket alkalmaztak a molekulák elválasztása során, akkor újra kellett volna optimalizálniuk az elválasztási feltételeket minden egyes tesztelni kívánt élettani állapothoz.

Ehelyett a kutatók egy kétlépcsős megközelítést dolgoztak ki, amely bevezeti a fiziológiás körülményeket a hagyományos kromatográfiás elválasztás és a tömegspektrometriás elemzés között (Nat. Chem. 2021, DOI: 10.1038/s41557-021-00803-1). Először egy biológiai kivonatot választottak el hagyományos nagy teljesítményű folyadékkromatográfiával. Ezután beállították a kromatográfiás oszlopból kilépő áramlás pH-ját, hogy utánozzák a fiziológiás körülményeket, fémionokat adtak hozzá, és a keveréket tömegspektrometriával elemezték. Kétszer lefuttatták az analízist, hogy megkapják a kis molekulák tömegspektrumát fémekkel és fémekkel. Annak meghatározására, hogy mely molekulák kötik meg a fémeket, olyan számítási módszert alkalmaztak, amely csúcsformák segítségével következtet a kötött és nem kötött változatok spektruma közötti kapcsolatokra.

Dorrestein szerint a fiziológiai állapotok további utánzásának egyik módja az ionok, például nátrium vagy kálium magas koncentrációja, valamint a kérdéses fém alacsony koncentrációjának hozzáadása. „Versenykísérletté válik. Alapvetően azt fogja mondani, hogy rendben van, ez a molekula ilyen körülmények között hajlamosabb megkötni a nátriumot és a káliumot, vagy ezt az egyedülálló fémet, amelyet hozzáadott” – mondja Dorrestein. "Sok különböző fémet tudunk befújni egyidejűleg, és valóban megértjük a preferenciát és a szelektivitást ebben az összefüggésben."

Az Escherichia coli tenyészetből származó kivonatokban a kutatók olyan ismert vaskötő vegyületeket azonosítottak, mint a yersiniabactin és az aerobactin. A yersiniabactin esetében felfedezték, hogy a cinket is képes megkötni.

A kutatók fémmegkötő vegyületeket azonosítottak a mintákban, amelyek olyan összetettek, mint az óceánból származó oldott szerves anyagok. „Ez abszolút az egyik legösszetettebb minta, amit valaha néztem” – mondja Dorrestein. "Valószínűleg olyan összetett, mint a kőolaj, ha nem bonyolultabb, mint." A módszer a domoinsavat rézkötő molekulaként azonosította, és azt javasolta, hogy a Cu2+-t dimerként köti meg.

"Az omikai megközelítés a fémmegkötő anyagcseretermékek azonosítására a mintában rendkívül hasznos a biológiai fémkelátképzés fontossága miatt" - írja Oliver Baars, aki a növények és mikrobák által termelt fémmegkötő metabolitokat tanulmányozza az Észak-Karolinai Állami Egyetemen. email.

"Dorrestein és munkatársai egy elegáns, nagyon szükséges tesztet kínálnak, hogy jobban megvizsgálják, mi lehet a fémionok fiziológiai szerepe a sejtben" - írja egy e-mailben Albert JR Heck, a natív tömegspektrometriás elemzések úttörője az Utrechti Egyetemen. "Egy lehetséges következő lépés az lenne, hogy a metabolitokat natív körülmények között kivonják a sejtből, és natív körülmények között is frakcionálják, hogy meglássák, mely metabolitok milyen endogén sejtfémionokat hordoznak."

Vegyészeti és mérnöki hírek
ISSN 0009-2347
Copyright © 2021 American Chemical Society