Identifying metal-binding small biological molecules

Bắt chước các điều kiện sinh lý giúp các nhà nghiên cứu tìm ra chất kết dính kim loại

Các nhà nghiên cứu đã phát triển một phương pháp xác định các phân tử nhỏ liên kết các ion kim loại.Các ion kim loại rất cần thiết trong sinh học.Nhưng việc xác định những phân tử nào — và đặc biệt là những phân tử nhỏ — những ion kim loại đó tương tác với có thể là một thách thức.

Để tách các chất chuyển hóa để phân tích, các phương pháp chuyển hóa thông thường sử dụng các dung môi hữu cơ và độ pH thấp, có thể làm cho các phức kim loại phân ly.Pieter C. Dorrestein của Đại học California San Diego và các đồng nghiệp muốn giữ các phức hợp lại với nhau để phân tích bằng cách bắt chước các điều kiện tự nhiên được tìm thấy trong tế bào.Nhưng nếu họ sử dụng các điều kiện sinh lý trong quá trình phân tách các phân tử, họ sẽ phải mở lại các điều kiện phân tách cho từng điều kiện sinh lý mà họ muốn kiểm tra.

Thay vào đó, các nhà nghiên cứu đã phát triển một phương pháp tiếp cận hai giai đoạn giới thiệu các điều kiện sinh lý giữa phân tách sắc ký thông thường và phân tích khối phổ (Nat. Chem. 2021, DOI: 10.1038 / s41557-021-00803-1).Đầu tiên, họ tách một chiết xuất sinh học bằng phương pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao thông thường.Sau đó, họ điều chỉnh độ pH của dòng chảy ra khỏi cột sắc ký để bắt chước các điều kiện sinh lý, thêm các ion kim loại và phân tích hỗn hợp bằng phương pháp khối phổ.Họ đã tiến hành phân tích hai lần để thu được khối phổ của các phân tử nhỏ có và không có kim loại.Để xác định phân tử nào liên kết với kim loại, họ đã sử dụng một phương pháp tính toán sử dụng hình dạng đỉnh để suy ra các kết nối giữa phổ của các phiên bản liên kết và không liên kết.

Theo Dorrestein, một cách để bắt chước các điều kiện sinh lý là thêm nồng độ cao của các ion như natri hoặc kali và nồng độ thấp của kim loại quan tâm.“Nó trở thành một thử nghiệm cạnh tranh.Về cơ bản, nó sẽ cho bạn biết, OK, phân tử này trong những điều kiện đó có xu hướng liên kết với natri và kali nhiều hơn hoặc một kim loại duy nhất mà bạn đã thêm vào, ”Dorrestein nói.“Chúng tôi có thể truyền đồng thời nhiều kim loại khác nhau và chúng tôi thực sự có thể hiểu được sự ưa thích và tính chọn lọc trong bối cảnh đó.”

Trong dịch chiết từ Escherichia coli, các nhà nghiên cứu đã xác định được các hợp chất liên kết với sắt đã biết như yersiniabactin và aerobactin.Trong trường hợp của yersiniabactin, họ phát hiện ra rằng nó cũng có thể liên kết với kẽm.

Các nhà nghiên cứu xác định các hợp chất liên kết kim loại trong các mẫu phức tạp như chất hữu cơ hòa tan từ đại dương.“Đó hoàn toàn là một trong những mẫu phức tạp nhất mà tôi từng xem,” Dorrestein nói."Nó có thể phức tạp, nếu không muốn nói là phức tạp hơn dầu thô."Phương pháp xác định axit domoic là một phân tử liên kết đồng và đề xuất rằng nó liên kết với Cu2 + dưới dạng chất lưỡng tính.

“Phương pháp tiếp cận omics để xác định tất cả các chất chuyển hóa liên kết với kim loại trong một mẫu là cực kỳ hữu ích vì tầm quan trọng của quá trình hóa kim loại sinh học,” Oliver Baars, người nghiên cứu các chất chuyển hóa liên kết kim loại được tạo ra bởi thực vật và vi khuẩn tại Đại học Bang North Carolina, viết trong một e-mail.

Albert JR Heck, một nhà tiên phong trong phân tích khối phổ tại Đại học Utrecht, viết trong một email: “Dorrestein và các đồng nghiệp cung cấp một thử nghiệm thanh lịch, rất cần thiết, để thăm dò tốt hơn vai trò sinh lý của các ion kim loại trong tế bào.“Bước tiếp theo có thể thực hiện là chiết xuất các chất chuyển hóa trong điều kiện tự nhiên từ tế bào và phân tách các chất này trong điều kiện tự nhiên, để xem chất chuyển hóa nào mang các ion kim loại tế bào nội sinh nào.”

Thời gian đăng bài: 23/12-2021