page_banner

Новости

news

Имитация физиологических состояний помогает исследователям находить связывающие металлы

Исследователи разработали метод идентификации небольших молекул, связывающих ионы металлов.Ионы металлов необходимы в биологии.Но определить, с какими молекулами — и особенно с какими небольшими молекулами — взаимодействуют эти ионы металлов, может быть непросто.

Чтобы разделить метаболиты для анализа, в традиционных методах метаболомики используются органические растворители и низкие значения pH, которые могут вызвать диссоциацию комплексов металлов.Питер С. Доррестейн из Калифорнийского университета в Сан-Диего и его коллеги хотели сохранить комплексы вместе для анализа, имитируя нативные условия, обнаруженные в клетках.Но если бы они использовали физиологические условия во время разделения молекул, им пришлось бы повторно оптимизировать условия разделения для каждого физиологического состояния, которое они хотели проверить.

Вместо этого исследователи разработали двухэтапный подход, который вводит физиологические условия между обычным хроматографическим разделением и масс-спектрометрическим анализом (Nat. Chem. 2021, DOI: 10.1038/s41557-021-00803-1).Сначала они разделили биологический экстракт с помощью обычной высокоэффективной жидкостной хроматографии.Затем они отрегулировали рН потока, выходящего из хроматографической колонки, чтобы имитировать физиологические условия, добавили ионы металлов и проанализировали смесь с помощью масс-спектрометрии.Они провели анализ дважды, чтобы получить масс-спектры малых молекул с металлами и без них.Чтобы определить, какие молекулы связывают металлы, они использовали вычислительный метод, в котором используются формы пиков для определения связей между спектрами связанных и несвязанных версий.

По словам Доррестейна, одним из способов еще больше имитировать физиологические условия было бы добавление высоких концентраций ионов, таких как натрий или калий, и низких концентраций интересующего металла.«Это становится соревновательным экспериментом.По сути, он скажет вам, хорошо, эта молекула в этих условиях имеет большую склонность связывать натрий и калий или этот уникальный металл, который вы добавили», — говорит Доррестейн.«Мы можем вливать много разных металлов одновременно, и мы действительно можем понять предпочтения и избирательность в этом контексте».

В экстрактах культур Escherichia coli исследователи идентифицировали известные железосвязывающие соединения, такие как иерсиниабактин и аэробактин.В случае иерсиниабактина они обнаружили, что он также может связывать цинк.

Исследователи идентифицировали соединения, связывающие металлы, в образцах, столь же сложных, как растворенное органическое вещество из океана.«Это абсолютно один из самых сложных образцов, которые я когда-либо видел», — говорит Доррестейн.«Вероятно, это так же сложно, как сырая нефть, если не сложнее».Этот метод идентифицировал домоевую кислоту как молекулу, связывающую медь, и предположил, что она связывает Cu2+ в виде димера.

«Омиковый подход к идентификации всех метаболитов, связывающих металлы, в образце чрезвычайно полезен из-за важности биологического хелатирования металлов», — пишет Оливер Баарс, изучающий метаболиты, связывающие металлы, продуцируемые растениями и микробами в Университете штата Северная Каролина. Эл. адрес.

«Доррестейн и его коллеги предлагают элегантный, столь необходимый анализ, чтобы лучше понять, какой может быть физиологическая роль ионов металлов в клетке», — пишет в электронном письме Альберт Дж. Р. Хек, пионер масс-спектрометрического анализа в Утрехтском университете.«Возможным следующим шагом было бы извлечение метаболитов из клетки в нативных условиях и их фракционирование также в нативных условиях, чтобы увидеть, какие метаболиты действительно несут какие эндогенные клеточные ионы металлов».

Химические и инженерные новости
ISSN 0009-2347
© 2021 Американское химическое общество


Время публикации: 23 декабря 2021 г.