ニュース-金属結合の小さな生物学的分子の特定

生理学的状態を模倣することは、研究者が金属バインダーを見つけるのに役立ちます

研究者たちは、金属イオンに結合する小分子を特定する方法を開発しました。金属イオンは生物学に不可欠です。しかし、どの分子、特にどの小分子と相互作用する金属イオンを特定するのは難しい場合があります。

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法では、有機溶媒と低pHを使用します。これにより、金属錯体が解離する可能性があります。カリフォルニア大学サンディエゴ校のPieterC.Dorresteinとその同僚は、細胞に見られる本来の状態を模倣することにより、分析のために複合体をまとめたいと考えていました。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、クロマトグラフィーカラムを出る流れのpHを調整して生理学的条件を模倣し、金属イオンを追加し、質量分析で混合物を分析しました。彼らは分析を2回実行して、金属がある場合とない場合の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す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接続を推測する計算方法を使用しました。

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、目的の金属の低濃度を追加することです。「それは競争実験になります。基本的には、このような条件下でのこの分子は、ナトリウムとカリウム、または追加したこの1つのユニークな金属に結合する傾向があります」とDorrestein氏は言います。「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、その文脈での好みと選択性を本当に理解することができます。」

大腸菌からの培養抽出物において、研究者らは、エルシニアバクチンやアエロバクチンなどの既知の鉄結合化合物を特定しました。エルシニアバクチンの場合、彼らはそれが亜鉛にも結合できることを発見しました。

研究者らは、海洋からの溶存有機物と同じくらい複雑なサンプル中の金属結合化合物を特定しました。「これは、私が今まで見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複雑ですが、それ以上に複雑ではありません。」この方法は、ドウモイ酸を銅結合分子として特定し、それが二量体としてCu2+に結合することを示唆しました。

「生物学的金属キレート化の重要性のため、サンプル中のすべての金属結合代謝物を特定するオミクスアプローチは非常に有用です」とノースカロライナ州立大学で植物や微生物によって生成される金属結合代謝物を研究するオリバーバールスは次のように書いています。 Eメール。

「Dorresteinとその同僚は、細胞内の金属イオンの生理学的役割が何であるかをよりよく調査するための、エレガントで非常に必要なアッセイを提供します」と、ユトレヒト大学のネイティブ質量分析のパイオニアであるアルベルトJRヘックは電子メールで書いています。「可能な次のステップは、細胞から天然条件下で代謝物を抽出し、これらも天然条件下で分画して、どの代謝物がどの内因性細胞金属イオンを運ぶかを確認することです。」

投稿時間：2021年12月23日