Identifying metal-binding small biological molecules

Deur fisiologiese toestande na te boots, help navorsers om metaalbinders te vind

Navorsers het 'n metode ontwikkel om klein molekules te identifiseer wat metaalione bind.Metaalione is noodsaaklik in biologie.Maar om te identifiseer met watter molekules—en veral watter klein molekules—die metaalione in wisselwerking is, kan uitdagend wees.

Om metaboliete vir ontleding te skei, gebruik konvensionele metabolomika-metodes organiese oplosmiddels en lae pH's, wat metaalkomplekse kan laat dissosieer.Pieter C. Dorrestein van die Universiteit van Kalifornië San Diego en medewerkers wou die komplekse bymekaar hou vir ontleding deur die inheemse toestande wat in selle gevind word, na te boots.Maar as hulle fisiologiese toestande tydens die skeiding van molekules gebruik het, sou hulle die skeidingstoestande moes heroptimaliseer vir elke fisiologiese toestand wat hulle wou toets.

In plaas daarvan het die navorsers 'n twee-stadium benadering ontwikkel wat fisiologiese toestande tussen 'n konvensionele chromatografiese skeiding en 'n massaspektrometriese analise bekendstel (Nat. Chem. 2021, DOI: 10.1038/s41557-021-00803-1).Eerstens het hulle 'n biologiese uittreksel geskei deur gebruik te maak van konvensionele hoëprestasie vloeistofchromatografie.Toe het hulle die pH van die vloei wat die chromatografiese kolom verlaat aangepas om fisiologiese toestande na te boots, metaalione bygevoeg en die mengsel met massaspektrometrie ontleed.Hulle het die ontleding twee keer uitgevoer om massaspektra van klein molekules met en sonder metale te verkry.Om te identifiseer watter molekules metale bind, het hulle 'n berekeningsmetode gebruik wat piekvorms gebruik om verbande tussen die spektra van gebonde en ongebonde weergawes af te lei.

Een manier om fisiologiese toestande verder na te boots, sê Dorrestein, sal wees om hoë konsentrasies ione soos natrium of kalium en lae konsentrasies van die metaal van belang by te voeg.“Dit word 'n kompetisie-eksperiment.Dit sal basies vir jou sê, OK, hierdie molekule het onder daardie toestande meer geneigdheid om natrium en kalium te bind of hierdie een unieke metaal wat jy bygevoeg het,” sê Dorrestein."Ons kan baie verskillende metale gelyktydig toedien, en ons kan regtig die voorkeur en selektiwiteit in daardie konteks verstaan."

In kultuurekstrakte van Escherichia coli het die navorsers bekende ysterbindende verbindings soos yersiniabactin en aerobactin geïdentifiseer.In die geval van yersiniabactin het hulle ontdek dat dit ook sink kan bind.

Die navorsers het metaalbindende verbindings in monsters geïdentifiseer wat so kompleks is soos opgeloste organiese materiaal uit die see."Dit is absoluut een van die mees komplekse monsters waarna ek nog gekyk het," sê Dorrestein."Dit is waarskynlik so kompleks soos, indien nie meer kompleks as, ru-olie."Die metode het domoësuur as 'n koperbindende molekule geïdentifiseer en voorgestel dat dit Cu2+ as 'n dimeer bind.

"'n Omics-benadering om alle metaalbindende metaboliete in 'n monster te identifiseer, is uiters nuttig vanweë die belangrikheid van biologiese metaalchelering," skryf Oliver Baars, wat metaalbindende metaboliete bestudeer wat deur plante en mikrobes aan die North Carolina State University geproduseer word, in 'n e-pos.

"Dorrestein en kollegas verskaf 'n elegante, broodnodige, toets om beter te ondersoek wat die fisiologiese rol van metaalione in die sel kan wees," skryf Albert JR Heck, 'n pionier in inheemse massaspektrometrie-ontledings aan die Universiteit van Utrecht, in 'n e-pos."'n Moontlike volgende stap sou wees om die metaboliete onder inheemse toestande uit die sel te onttrek en dit ook onder inheemse toestande te fraksioneer, om te sien watter metaboliete wel watter endogene sellulêre metaalione dra."

Postyd: 23-Des-2021