ニュース - 金属結合性の小さな生体分子の同定

生理学的条件を模倣することで、研究者は金属結合剤を見つけることができます

研究者は、金属イオンに結合する小分子を同定する方法を開発した。金属イオンは生物学において不可欠です。しかし、それらの金属イオンがどの分子、特にどの小分子と相互作用するかを特定するのは困難な場合があります。

分析のために代謝物を分離するために、従来のメタボロミクス手法では有機溶媒と低い pH が使用され、金属錯体の解離を引き起こす可能性があります。カリフォルニア大学サンディエゴ校のピーター・C・ドーレスタイン氏らは、細胞内で見られる本来の状態を模倣することで、複合体を分析用にまとめておきたいと考えた。しかし、分子の分離中に生理学的条件を使用した場合、テストしたい生理学的条件ごとに分離条件を再最適化する必要がありました。

代わりに、研究者らは、従来のクロマトグラフィー分離と質量分析の間に生理学的条件を導入する 2 段階のアプローチを開発しました (Nat. Chem. 2021、DOI: 10.1038/s41557-021-00803-1)。まず、従来の高速液体クロマトグラフィーを使用して生物学的抽出物を分離しました。次に、生理学的条件を模倣するようにクロマトグラフィーカラムから出る流れの pH を調整し、金属イオンを添加し、混合物を質量分析で分析しました。彼らは分析を 2 回実行して、金属の有無にかかわらず小分子の質量スペクトルを取得しました。どの分子が金属に結合しているかを特定するために、彼らはピーク形状を使用して結合バージョンと非結合バージョンのスペクトル間の関係を推測する計算手法を使用しました。

Dorrestein 氏によると、生理学的状態をさらに模倣する 1 つの方法は、ナトリウムやカリウムなどの高濃度のイオンと、低濃度の目的の金属を添加することです。「それは競争実験になります。それは基本的に、「OK、その条件下ではこの分子はナトリウムとカリウム、あるいはあなたが加えたこのユニークな金属と結合する傾向が強い」と教えてくれます」とドーレスタイン氏は言う。「私たちは多くの異なる金属を同時に注入することができ、その状況における好みと選択性を実際に理解することができます。」

研究者らは、大腸菌の培養抽出物中に、エルシニアバクチンやエアロバクチンなどの既知の鉄結合化合物を同定した。エルシニアバクチンの場合、エルシニアバクチンが亜鉛とも結合できることを発見しました。

研究者らは、サンプル中の金属結合化合物が海洋の溶解有機物と同じくらい複雑であることを確認した。「これは間違いなく、私がこれまで調べた中で最も複雑なサンプルの 1 つです」と Dorrestein 氏は言います。「それはおそらく原油と同じくらい、あるいはそれ以上に複雑です。」この方法により、ドーモイ酸が銅結合分子として同定され、ドーモイ酸が二量体として Cu2+ に結合することが示唆されました。

ノースカロライナ州立大学で植物や微生物が生成する金属結合代謝物を研究しているオリバー・バールズ氏は、「生物学的金属キレーションの重要性により、サンプル中のすべての金属結合代謝物を同定するオミクスアプローチは非常に有用である」と書いている。メール。

ユトレヒト大学のネイティブ質量分析分析のパイオニアであるアルバート・JR・ヘック氏は、「ドーレスタイン氏らは、細胞内の金属イオンの生理学的役割がどのようなものであるかをより詳しく調べるための、非常に必要とされているエレガントなアッセイを提供した」と電子メールで書いている。「次のステップとして考えられるのは、細胞からネイティブ条件下で代謝物を抽出し、これもネイティブ条件下で分画して、どの代謝物がどの内在性細胞金属イオンを保持しているかを確認することです。」

投稿時間: 2021 年 12 月 23 日