ข่าว

การเลียนแบบสภาวะทางสรีรวิทยาช่วยให้นักวิจัยค้นพบสารยึดเกาะโลหะ

นักวิจัยได้พัฒนาวิธีการระบุโมเลกุลขนาดเล็กที่จับไอออนของโลหะไอออนของโลหะมีความสำคัญในทางชีววิทยาแต่การระบุโมเลกุล—และโดยเฉพาะอย่างยิ่งโมเลกุลขนาดเล็ก—ไอออนโลหะเหล่านั้นโต้ตอบด้วยอาจเป็นสิ่งที่ท้าทาย

ในการแยกสารเมแทบอไลต์เพื่อการวิเคราะห์ วิธีเมตาโบโลมิกส์แบบเดิมใช้ตัวทำละลายอินทรีย์และ pH ต่ำ ซึ่งอาจทำให้สารเชิงซ้อนของโลหะแยกตัวออกจากกันได้Pieter C. Dorrestein แห่งมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย ซานดิเอโก และเพื่อนร่วมงานต้องการรวมคอมเพล็กซ์ไว้ด้วยกันเพื่อการวิเคราะห์โดยเลียนแบบสภาพดั้งเดิมที่พบในเซลล์แต่ถ้าพวกเขาใช้สภาวะทางสรีรวิทยาในระหว่างการแยกโมเลกุล พวกเขาจะต้องปรับสภาพการแยกสารให้เหมาะสมสำหรับแต่ละสภาวะทางสรีรวิทยาที่พวกเขาต้องการทดสอบ

นักวิจัยได้พัฒนาแนวทางสองขั้นตอนที่แนะนำสภาวะทางสรีรวิทยาระหว่างการแยกโครมาโตกราฟีแบบเดิมและการวิเคราะห์แมสสเปกโตรเมทรี (Nat. Chem. 2021, DOI: 10.1038 / s41557-021-00803-1)ขั้นแรก พวกเขาแยกสารสกัดทางชีวภาพโดยใช้โครมาโตกราฟีของเหลวที่มีประสิทธิภาพสูงแบบเดิมจากนั้นจึงปรับ pH ของการไหลที่ออกจากคอลัมน์โครมาโตกราฟีเพื่อเลียนแบบสภาวะทางสรีรวิทยา เติมไอออนของโลหะ และวิเคราะห์ส่วนผสมด้วยแมสสเปกโตรเมทรีพวกเขาทำการวิเคราะห์สองครั้งเพื่อให้ได้มวลสเปกตรัมของโมเลกุลขนาดเล็กที่มีและไม่มีโลหะเพื่อระบุว่าโมเลกุลใดจับโลหะ พวกเขาใช้วิธีการคำนวณที่ใช้รูปร่างสูงสุดเพื่ออนุมานการเชื่อมต่อระหว่างสเปกตรัมของเวอร์ชันที่ถูกผูกไว้และไม่ผูกมัด

วิธีหนึ่งในการเลียนแบบสภาวะทางสรีรวิทยาเพิ่มเติม Dorrestein กล่าวคือการเพิ่มความเข้มข้นของไอออนเช่นโซเดียมหรือโพแทสเซียมและความเข้มข้นของโลหะที่น่าสนใจต่ำ“มันกลายเป็นการทดลองแข่งขันโดยทั่วไปจะบอกคุณว่า โอเค โมเลกุลนี้ภายใต้สภาวะเหล่านั้นมีแนวโน้มที่จะจับโซเดียมและโพแทสเซียม หรือโลหะพิเศษชนิดเดียวที่คุณเพิ่มเข้าไป” Dorrestein กล่าว“เราสามารถใส่โลหะหลายชนิดพร้อมกันได้ และเราสามารถเข้าใจความชอบและความสามารถในการเลือกสรรในบริบทนั้นได้อย่างแท้จริง”

ในสารสกัดจากเชื้อ Escherichia coli นักวิจัยได้ระบุสารประกอบที่จับกับธาตุเหล็กเช่น yersiniabactin และ aerobactinในกรณีของ yersiniabactin พวกเขาพบว่ามันสามารถจับสังกะสีได้เช่นกัน

นักวิจัยระบุว่าสารประกอบที่จับกับโลหะในตัวอย่างมีความซับซ้อนพอๆ กับอินทรียวัตถุที่ละลายในมหาสมุทร“นั่นเป็นหนึ่งในตัวอย่างที่ซับซ้อนที่สุดที่ฉันเคยดูมา” ดอร์เรสไตน์กล่าว“มันอาจจะซับซ้อนพอๆ กับที่ไม่ซับซ้อนกว่าน้ำมันดิบ”วิธีการระบุกรดโดโมอิกเป็นโมเลกุลที่จับกับทองแดง และแนะนำว่ามันจับ Cu2+ เป็นไดเมอร์

"แนวทาง omics เพื่อระบุสารที่จับกับโลหะทั้งหมดในตัวอย่างมีประโยชน์อย่างยิ่งเนื่องจากความสำคัญของการขับโลหะทางชีววิทยา" Oliver Baars ผู้ซึ่งศึกษาเมตาโบไลต์ที่จับกับโลหะที่ผลิตโดยพืชและจุลินทรีย์ที่ North Carolina State University เขียนใน อีเมล.

Albert JR Heck ผู้บุกเบิกการวิเคราะห์แมสสเปกโตรเมทรีดั้งเดิมที่มหาวิทยาลัย Utrecht กล่าวว่า "ดอร์เรสไตน์และเพื่อนร่วมงานได้จัดเตรียมชุดทดสอบที่จำเป็นและสวยงาม เพื่อสำรวจว่าบทบาททางสรีรวิทยาของไอออนของโลหะในเซลล์เป็นอย่างไร""ขั้นตอนต่อไปที่เป็นไปได้คือการแยกสารเมตาโบไลต์ภายใต้สภาวะดั้งเดิมออกจากเซลล์และแยกส่วนเหล่านี้ภายใต้สภาวะดั้งเดิม เพื่อดูว่าเมตาโบไลต์ใดมีไอออนโลหะภายในเซลล์ภายในตัว"

ข่าวเคมีและวิศวกรรม
ISSN 0009-2347
ลิขสิทธิ์ © 2021 American Chemical Society