novaĵoj

Imiti fiziologiajn kondiĉojn helpas esploristojn trovi metalajn ligilojn

Esploristoj evoluigis metodon por identigi malgrandajn molekulojn, kiuj ligas metalajn jonojn. Metalaj jonoj estas esencaj en biologio. Sed identigi kun kiuj molekuloj - kaj precipe kun kiuj malgrandaj molekuloj - tiuj metalaj jonoj interagas povas esti malfacila.

Por apartigi metabolitojn por analizo, konvenciaj metabolomics metodoj uzas organikajn solvilojn kaj malaltajn pH, kiuj povas igi metalkompleksojn disociiĝi. Pieter C. Dorrestein de la Universitato de Kalifornio San-Diego kaj kunlaborantoj volis konservi la kompleksojn kune por analizo imitante la indiĝenajn kondiĉojn trovitajn en ĉeloj. Sed se ili uzis fiziologiajn kondiĉojn dum la apartigo de molekuloj, ili devintus reoptimumigi la disigkondiĉojn por ĉiu fiziologia kondiĉo kiun ili volis testi.

Anstataŭe, la esploristoj evoluigis du-ŝtupan aliron kiu enkondukas fiziologiajn kondiĉojn inter konvencia kromatografia apartigo kaj mas-spektrometria analizo (Nat. Chem. 2021, DOI: 10.1038/s41557-021-00803-1). Unue, ili apartigis biologian ekstrakton per konvencia alt-efikeca likva kromatografio. Tiam ili alĝustigis la pH de la fluo eliranta la kromatografian kolonon por imiti fiziologiajn kondiĉojn, aldonis metaljonojn, kaj analizis la miksaĵon per mas-spektrometrio. Ili prizorgis la analizon dufoje por akiri mas-spektrojn de malgrandaj molekuloj kun kaj sen metaloj. Por identigi kiuj molekuloj ligas metalojn, ili uzis komputilan metodon kiu uzas pintformojn por konkludi ligojn inter la spektroj de ligitaj kaj nebinditaj versioj.

Unu maniero plue imiti fiziologiajn kondiĉojn, diras Dorrestein, estus aldoni altajn koncentriĝojn de jonoj kiel ekzemple natrio aŭ kalio kaj malaltajn koncentriĝojn de la interesa metalo. “Ĝi fariĝas konkursa eksperimento. Ĝi esence diros al vi, Bone, ĉi tiu molekulo sub tiuj kondiĉoj havas pli da tendenco ligi natrion kaj kalio aŭ ĉi tiun unikan metalon, kiun vi aldonis,” Dorrestein diras. "Ni povas infuzi multajn malsamajn metalojn samtempe, kaj ni vere povas kompreni la preferon kaj selektivecon en tiu kunteksto."

En kulturaj ekstraktoj de Escherichia coli, la esploristoj identigis konatajn fer-ligajn kunmetaĵojn kiel ekzemple yersiniabactin kaj aerobactin. En la kazo de yersiniabactin, ili malkovris ke ĝi ankaŭ povas ligi zinkon.

La esploristoj identigis metal-ligajn kunmetaĵojn en specimenoj tiel kompleksaj kiel dissolvita organika materio de la oceano. "Tio estas absolute unu el la plej kompleksaj specimenoj, kiujn mi iam rigardis," Dorrestein diras. "Ĝi estas verŝajne same kompleksa kiel, se ne pli kompleksa ol, nafto." La metodo identigis domoikan acidon kiel kupro-liga molekulo kaj sugestis ke ĝi ligu Cu2+ kiel dimero.

"Omika aliro por identigi ĉiujn metal-ligajn metabolitojn en specimeno estas ekstreme utila pro la graveco de biologia metala kelation", skribas Oliver Baars, kiu studas metal-ligajn metabolitojn produktitajn de plantoj kaj mikroboj en Norda Karolina Ŝtata Universitato. retpoŝto.

"Dorrestein kaj kunlaborantoj disponigas elegantan, tre bezonatan, analizon por pli bone sondi, kia povus esti la fiziologia rolo de metalaj jonoj en la ĉelo", Albert JR Heck, pioniro en indiĝenaj mas-spektrometriaj analizoj ĉe la Universitato de Utrecht, skribas retpoŝte. "Ebla sekva paŝo estus ĉerpi la metabolitojn en indiĝenaj kondiĉoj el la ĉelo kaj frakcii ĉi tiujn ankaŭ en indiĝenaj kondiĉoj, por vidi kiuj metabolitoj portas kiuj endogenaj ĉelaj metalaj jonoj."

Novaĵoj pri Kemia kaj Inĝenieristiko
ISSN 0009-2347
Kopirajto © 2021 American Chemical Society