ştiri

Mimarea condițiilor fiziologice îi ajută pe cercetători să găsească lianți metalici

Cercetătorii au dezvoltat o metodă pentru identificarea moleculelor mici care leagă ionii metalici. Ionii metalici sunt esențiali în biologie. Dar identificarea cu care molecule – și mai ales cu ce molecule mici – acești ioni metalici interacționează poate fi o provocare.

Pentru a separa metaboliții pentru analiză, metodele metabolomice convenționale folosesc solvenți organici și pH-uri scăzute, care pot determina disocierea complecșilor metalici. Pieter C. Dorrestein de la Universitatea din California San Diego și colegii de muncă au vrut să mențină complexele împreună pentru analiză, mimând condițiile native găsite în celule. Dar dacă au folosit condiții fiziologice în timpul separării moleculelor, ar fi trebuit să reoptimizeze condițiile de separare pentru fiecare condiție fiziologică pe care doreau să o testeze.

În schimb, cercetătorii au dezvoltat o abordare în două etape care introduce condiții fiziologice între o separare cromatografică convențională și o analiză spectrometrică de masă (Nat. Chem. 2021, DOI: 10.1038/s41557-021-00803-1). În primul rând, au separat un extract biologic folosind cromatografia lichidă de înaltă performanță convențională. Apoi au ajustat pH-ul fluxului care iese din coloana cromatografică pentru a imita condițiile fiziologice, au adăugat ioni metalici și au analizat amestecul cu spectrometrie de masă. Ei au efectuat analiza de două ori pentru a obține spectre de masă ale moleculelor mici cu și fără metale. Pentru a identifica ce molecule leagă metalele, au folosit o metodă de calcul care folosește forme de vârf pentru a deduce conexiuni între spectrele versiunilor legate și nelegate.

O modalitate de a imita în continuare condițiile fiziologice, spune Dorrestein, ar fi adăugarea unor concentrații mari de ioni, cum ar fi sodiu sau potasiu, și concentrații scăzute ale metalului de interes. „Devine un experiment de competiție. Practic, vă va spune, OK, această moleculă în acele condiții are o tendință mai mare de a lega sodiul și potasiul sau acest metal unic pe care l-ați adăugat”, spune Dorrestein. „Putem infuza simultan multe metale diferite și putem înțelege cu adevărat preferința și selectivitatea în acest context.”

În extractele de cultură din Escherichia coli, cercetătorii au identificat compuși cunoscuți care leagă fierul, cum ar fi yersiniabactina și aerobactina. În cazul yersiniabactinei, ei au descoperit că poate lega și zincul.

Cercetătorii au identificat compuși care leagă metalele din probe la fel de complecși precum materia organică dizolvată din ocean. „Acesta este absolut unul dintre cele mai complexe mostre pe care le-am privit vreodată”, spune Dorrestein. „Este probabil la fel de complex, dacă nu mai complex decât țițeiul.” Metoda a identificat acidul domoic ca o moleculă de legare a cuprului și a sugerat că se leagă de Cu2+ ca un dimer.

„O abordare omică pentru a identifica toți metaboliții de legare a metalelor dintr-o probă este extrem de utilă din cauza importanței chelarii biologice a metalelor”, scrie Oliver Baars, care studiază metaboliții de legare a metalelor produși de plante și microbi la Universitatea de Stat din Carolina de Nord, într-un studiu. e-mail.

„Dorrestein și colegii oferă un test elegant, foarte necesar, pentru a sonda mai bine care ar putea fi rolul fiziologic al ionilor metalici în celulă”, scrie Albert JR Heck, un pionier în analizele spectrometriei de masă native la Universitatea Utrecht, într-un e-mail. „Un posibil următor pas ar fi extragerea metaboliților în condiții native din celulă și fracționarea acestora, de asemenea, în condiții native, pentru a vedea ce metaboliți transportă ce ioni metalici celulari endogeni”.

Știri din chimie și inginerie
ISSN 0009-2347
Copyright © 2021 American Chemical Society