page_banner

Νέα

news

Η μίμηση των φυσιολογικών συνθηκών βοηθά τους ερευνητές να βρουν μεταλλικά συνδετικά

Οι ερευνητές έχουν αναπτύξει μια μέθοδο για τον εντοπισμό μικρών μορίων που δεσμεύουν μεταλλικά ιόντα.Τα μεταλλικά ιόντα είναι απαραίτητα στη βιολογία.Αλλά ο εντοπισμός με ποια μόρια -και ειδικά με ποια μικρά μόρια- αλληλεπιδρούν αυτά τα μεταλλικά ιόντα μπορεί να είναι δύσκολο.

Για να διαχωριστούν οι μεταβολίτες για ανάλυση, οι συμβατικές μέθοδοι μεταβολομικής χρησιμοποιούν οργανικούς διαλύτες και χαμηλά pH, τα οποία μπορούν να προκαλέσουν διάσπαση μεταλλικών συμπλοκών.Ο Pieter C. Dorrestein του Πανεπιστημίου της Καλιφόρνια του Σαν Ντιέγκο και οι συνάδελφοί του ήθελαν να διατηρήσουν τα σύμπλοκα μαζί για ανάλυση, μιμούμενοι τις φυσικές συνθήκες που βρίσκονται στα κύτταρα.Αλλά αν χρησιμοποιούσαν φυσιολογικές συνθήκες κατά τον διαχωρισμό των μορίων, θα έπρεπε να βελτιστοποιήσουν εκ νέου τις συνθήκες διαχωρισμού για κάθε φυσιολογική κατάσταση που ήθελαν να δοκιμάσουν.

Αντίθετα, οι ερευνητές ανέπτυξαν μια προσέγγιση δύο σταδίων που εισάγει φυσιολογικές συνθήκες μεταξύ ενός συμβατικού χρωματογραφικού διαχωρισμού και μιας φασματομετρικής ανάλυσης μάζας (Nat. Chem. 2021, DOI: 10.1038/s41557-021-00803-1).Αρχικά, διαχώρισαν ένα βιολογικό εκχύλισμα χρησιμοποιώντας συμβατική υγρή χρωματογραφία υψηλής απόδοσης.Στη συνέχεια ρύθμισαν το pH της ροής που εξήλθε από τη χρωματογραφική στήλη για να μιμηθούν τις φυσιολογικές συνθήκες, πρόσθεσαν μεταλλικά ιόντα και ανέλυσαν το μείγμα με φασματομετρία μάζας.Έκαναν την ανάλυση δύο φορές για να λάβουν φάσματα μάζας μικρών μορίων με και χωρίς μέταλλα.Για να προσδιορίσουν ποια μόρια συνδέουν μέταλλα, χρησιμοποίησαν μια υπολογιστική μέθοδο που χρησιμοποιεί σχήματα κορυφών για να συμπεράνει τις συνδέσεις μεταξύ των φασμάτων των δεσμευμένων και μη δεσμευμένων εκδόσεων.

Ένας τρόπος για περαιτέρω μίμηση φυσιολογικών συνθηκών, λέει ο Dorrestein, θα ήταν η προσθήκη υψηλών συγκεντρώσεων ιόντων όπως το νάτριο ή το κάλιο και χαμηλές συγκεντρώσεις του μετάλλου που μας ενδιαφέρει.«Γίνεται ένα πείραμα ανταγωνισμού.Βασικά θα σας πει, εντάξει, αυτό το μόριο υπό αυτές τις συνθήκες έχει μεγαλύτερη τάση να δεσμεύει νάτριο και κάλιο ή αυτό το μοναδικό μέταλλο που έχετε προσθέσει», λέει ο Dorrestein.«Μπορούμε να εμποτίσουμε πολλά διαφορετικά μέταλλα ταυτόχρονα και μπορούμε πραγματικά να κατανοήσουμε την προτίμηση και την επιλεκτικότητα σε αυτό το πλαίσιο».

Σε εκχυλίσματα καλλιέργειας από Escherichia coli, οι ερευνητές εντόπισαν γνωστές ενώσεις που δεσμεύουν τον σίδηρο όπως η yersiniabactin και η aerobactin.Στην περίπτωση της yersiniabactin, ανακάλυψαν ότι μπορεί επίσης να δεσμεύσει τον ψευδάργυρο.

Οι ερευνητές εντόπισαν ενώσεις που δεσμεύουν μέταλλα σε δείγματα τόσο πολύπλοκα όσο η διαλυμένη οργανική ύλη από τον ωκεανό."Αυτό είναι απολύτως ένα από τα πιο περίπλοκα δείγματα που έχω δει ποτέ", λέει ο Dorrestein.«Είναι πιθανώς τόσο περίπλοκο όσο, αν όχι πιο περίπλοκο από το αργό πετρέλαιο».Η μέθοδος αναγνώρισε το δομοϊκό οξύ ως μόριο που δεσμεύει τον χαλκό και πρότεινε ότι δεσμεύει το Cu2+ ως διμερές.

«Μια ωμική προσέγγιση για τον εντοπισμό όλων των μεταβολιτών που δεσμεύουν μέταλλα σε ένα δείγμα είναι εξαιρετικά χρήσιμη λόγω της σημασίας της βιολογικής χηλίωσης μετάλλων», γράφει ο Oliver Baars, ο οποίος μελετά μεταβολίτες δέσμευσης μετάλλων που παράγονται από φυτά και μικρόβια στο Πανεπιστήμιο της Βόρειας Καρολίνας. ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ ΔΙΕΥΘΥΝΣΗ.

«Ο Dorrestein και οι συνεργάτες του παρέχουν μια κομψή, τόσο αναγκαία, ανάλυση για να διερευνηθεί καλύτερα ποιος θα μπορούσε να είναι ο φυσιολογικός ρόλος των μεταλλικών ιόντων στο κύτταρο», γράφει σε ένα email ο Albert JR Heck, πρωτοπόρος στις αναλύσεις φυσικής φασματομετρίας μάζας στο Πανεπιστήμιο της Ουτρέχτης.«Ένα πιθανό επόμενο βήμα θα ήταν η εξαγωγή των μεταβολιτών υπό φυσικές συνθήκες από το κύτταρο και η κλασματοποίηση αυτών επίσης υπό φυσικές συνθήκες, για να δούμε ποιοι μεταβολίτες φέρουν ποια ενδογενή κυτταρικά μεταλλικά ιόντα».

Χημικά & Μηχανικά Νέα
ISSN 0009-2347
Πνευματικά δικαιώματα © 2021 American Chemical Society


Ώρα δημοσίευσης: Δεκ-23-2021