page_banner

nieuws

news

Door fysiologische omstandigheden na te bootsen, kunnen onderzoekers metaalbinders vinden

Onderzoekers hebben een methode ontwikkeld om kleine moleculen te identificeren die metaalionen binden.Metaalionen zijn essentieel in de biologie.Maar het kan een uitdaging zijn om te identificeren met welke moleculen - en vooral met welke kleine moleculen - die metaalionen een wisselwerking hebben.

Om metabolieten voor analyse te scheiden, gebruiken conventionele metabolomics-methoden organische oplosmiddelen en lage pH's, waardoor metaalcomplexen kunnen dissociëren.Pieter C. Dorrestein van de University of California San Diego en collega's wilden de complexen bij elkaar houden voor analyse door de inheemse omstandigheden in cellen na te bootsen.Maar als ze fysiologische omstandigheden hadden gebruikt tijdens de scheiding van moleculen, hadden ze de scheidingsomstandigheden opnieuw moeten optimaliseren voor elke fysiologische aandoening die ze wilden testen.

In plaats daarvan ontwikkelden de onderzoekers een tweetrapsbenadering die fysiologische omstandigheden introduceert tussen een conventionele chromatografische scheiding en een massaspectrometrische analyse (Nat. Chem. 2021, DOI: 10.1038/s41557-021-00803-1).Eerst scheidden ze een biologisch extract met behulp van conventionele high-performance vloeistofchromatografie.Vervolgens stelden ze de pH van de stroom die de chromatografische kolom verliet bij om fysiologische omstandigheden na te bootsen, voegden metaalionen toe en analyseerden het mengsel met massaspectrometrie.Ze voerden de analyse twee keer uit om massaspectra te verkrijgen van kleine moleculen met en zonder metalen.Om te identificeren welke moleculen metalen binden, gebruikten ze een rekenmethode die piekvormen gebruikt om verbanden af ​​te leiden tussen de spectra van gebonden en ongebonden versies.

Een manier om fysiologische omstandigheden verder na te bootsen, zegt Dorrestein, zou zijn om hoge concentraties ionen zoals natrium of kalium en lage concentraties van het betreffende metaal toe te voegen.“Het wordt een competitie-experiment.Het zal je in feite vertellen, oké, dit molecuul onder die omstandigheden heeft meer neiging om natrium en kalium te binden of dit ene unieke metaal dat je hebt toegevoegd, 'zegt Dorrestein."We kunnen veel verschillende metalen tegelijk infuseren, en we kunnen de voorkeur en selectiviteit in die context echt begrijpen."

In kweekextracten van Escherichia coli identificeerden de onderzoekers bekende ijzerbindende verbindingen zoals yersiniabactine en aerobactine.In het geval van yersiniabactine ontdekten ze dat het ook zink kan binden.

De onderzoekers identificeerden metaalbindende verbindingen in monsters die zo complex waren als opgelost organisch materiaal uit de oceaan."Dat is absoluut een van de meest complexe voorbeelden die ik ooit heb bekeken", zegt Dorrestein."Het is waarschijnlijk net zo complex als, zo niet complexer dan, ruwe olie."De methode identificeerde domoïnezuur als een koperbindend molecuul en suggereerde dat het Cu2+ als een dimeer bindt.

"Een omics-benadering om alle metaalbindende metabolieten in een monster te identificeren, is buitengewoon nuttig vanwege het belang van biologische metaalchelatie", schrijft Oliver Baars, die metaalbindende metabolieten bestudeert die door planten en microben worden geproduceerd aan de North Carolina State University, in een e-mail.

"Dorrestein en collega's bieden een elegante, broodnodige test om beter te onderzoeken wat de fysiologische rol van metaalionen in de cel zou kunnen zijn", schrijft Albert JR Heck, een pionier in native massaspectrometrie-analyses aan de Universiteit Utrecht, in een e-mail."Een mogelijke volgende stap zou zijn om de metabolieten onder natieve omstandigheden uit de cel te extraheren en deze ook onder natieve omstandigheden te fractioneren, om te zien welke metabolieten welke endogene cellulaire metaalionen dragen."

Chemisch en technisch nieuws
ISSN 0009-2347
Copyright © 2021 American Chemical Society


Posttijd: 23 december-2021