նորություններ

Ֆիզիոլոգիական պայմանների նմանակումն օգնում է հետազոտողներին գտնել մետաղական կապիչներ

Հետազոտողները մշակել են մետաղի իոններ կապող փոքր մոլեկուլների հայտնաբերման մեթոդ: Մետաղական իոնները կենսաբանության մեջ կարևոր նշանակություն ունեն: Բայց պարզելը, թե որ մոլեկուլների և հատկապես որ փոքր մոլեկուլների հետ են փոխազդում այդ մետաղական իոնների հետ, կարող է դժվար լինել:

Մետաբոլիտները վերլուծության համար առանձնացնելու համար մետաբոլոմիկայի սովորական մեթոդները օգտագործում են օրգանական լուծիչներ և ցածր pH-ներ, որոնք կարող են հանգեցնել մետաղական բարդույթների տարանջատմանը: Կալիֆորնիայի Սան Դիեգոյի համալսարանից Պիտեր Ք. Դորրեստեյնը և նրա գործընկերները ցանկանում էին վերլուծության համար համալիրները միասին պահել՝ ընդօրինակելով բջիջներում հայտնաբերված բնիկ պայմանները: Բայց եթե նրանք օգտագործեին ֆիզիոլոգիական պայմանները մոլեկուլների տարանջատման ժամանակ, նրանք պետք է վերաօպտիմալացնեին տարանջատման պայմանները յուրաքանչյուր ֆիզիոլոգիական վիճակի համար, որը նրանք ցանկանում էին փորձարկել:

Փոխարենը, հետազոտողները մշակեցին երկփուլ մոտեցում, որը ներկայացնում է ֆիզիոլոգիական պայմաններ սովորական քրոմատոգրաֆիկ տարանջատման և զանգվածային սպեկտրոմետրիկ վերլուծության միջև (Nat. Chem. 2021, DOI: 10.1038/s41557-021-00803-1): Նախ, նրանք առանձնացրել են կենսաբանական էքստրակտ՝ օգտագործելով սովորական բարձր արդյունավետության հեղուկ քրոմատագրություն: Այնուհետև նրանք կարգավորեցին քրոմատոգրաֆիկ սյունակից դուրս եկող հոսքի pH-ը՝ ֆիզիոլոգիական պայմանները ընդօրինակելու համար, ավելացրին մետաղական իոններ և վերլուծեցին խառնուրդը զանգվածային սպեկտրոմետրիայի միջոցով: Նրանք երկու անգամ կատարեցին անալիզը՝ մետաղներով և առանց մետաղների փոքր մոլեկուլների զանգվածային սպեկտրներ ստանալու համար: Որոշելու համար, թե որ մոլեկուլները կապում են մետաղները, նրանք օգտագործեցին հաշվողական մեթոդ, որն օգտագործում է գագաթնակետային ձևեր՝ կապակցված և չկապված տարբերակների սպեկտրների միջև կապեր պարզելու համար:

Ֆիզիոլոգիական պայմանների հետագա ընդօրինակման եղանակներից մեկը, ասում է Դորրեստեյնը, կլինի իոնների բարձր կոնցենտրացիաների ավելացումը, ինչպիսիք են նատրիումը կամ կալիումը, և հետաքրքրող մետաղի ցածր կոնցենտրացիաները: «Դա դառնում է մրցութային փորձ։ Դա հիմնականում ձեզ կասի, լավ, այս մոլեկուլն այդ պայմաններում ավելի հակված է կապելու նատրիումը և կալիումը կամ ձեր ավելացրած այս եզակի մետաղը», - ասում է Դորրեստեյնը: «Մենք կարող ենք միաժամանակ ներարկել բազմաթիվ տարբեր մետաղներ, և մենք իսկապես կարող ենք հասկանալ այդ համատեքստում նախապատվությունն ու ընտրողականությունը»:

Escherichia coli-ի կուլտուրայի քաղվածքներում հետազոտողները հայտնաբերել են հայտնի երկաթը կապող միացություններ, ինչպիսիք են yersiniabactin-ը և aerobactin-ը: Երսինիաբակտինի դեպքում նրանք հայտնաբերել են, որ այն կարող է կապել նաև ցինկը։

Հետազոտողները նմուշներում հայտնաբերել են մետաղներ կապող միացություններ, որոնք այնքան բարդ են, որքան օվկիանոսից լուծված օրգանական նյութերը: «Դա բացարձակապես ամենաբարդ նմուշներից մեկն է, որին ես երբևէ նայել եմ», - ասում է Դորրեստեյնը: «Դա հավանաբար նույնքան բարդ է, որքան, եթե ոչ ավելի բարդ, քան հում նավթը»: Մեթոդը բացահայտեց domoic թթուն որպես պղնձի հետ կապող մոլեկուլ և առաջարկեց, որ այն կապում է Cu2+ որպես դիմեր:

«Նմուշում բոլոր մետաղները կապող մետաբոլիտները բացահայտելու omics մոտեցումը չափազանց օգտակար է կենսաբանական մետաղների կելացիայի կարևորության պատճառով», - գրում է Օլիվեր Բաարսը, ով ուսումնասիրում է Հյուսիսային Կարոլինայի պետական ​​համալսարանում բույսերի և մանրէների արտադրած մետաղական կապող մետաբոլիտները: էլ.

«Դորրեստեյնը և գործընկերները տրամադրում են էլեգանտ, շատ անհրաժեշտ փորձարկում՝ ավելի լավ պարզելու համար, թե որն է մետաղի իոնների ֆիզիոլոգիական դերը բջիջում», - գրում է Ուտրեխտի համալսարանի զանգվածային սպեկտրոմետրիայի վերլուծության ռահվիրա Ալբերտ Ջ. «Հաջորդ հնարավոր քայլը կլինի բջջից բնական պայմաններում մետաբոլիտների արդյունահանումը և դրանց մասնատումը նաև բնածին պայմաններում՝ տեսնելու, թե որ մետաբոլիտներն են կրում էնդոգեն բջջային մետաղական իոնները»:

Քիմիական և ճարտարագիտական ​​նորություններ
ISSN 0009-2347
Հեղինակային իրավունք © 2021 American Chemical Society