Berita

Meniru kondisi fisiologis membantu peneliti menemukan pengikat logam

Para peneliti telah mengembangkan metode untuk mengidentifikasi molekul kecil yang mengikat ion logam. Ion logam sangat penting dalam biologi. Namun mengidentifikasi molekul mana—dan terutama molekul kecil mana—yang berinteraksi dengan ion logam tersebut dapat menjadi suatu tantangan.

Untuk memisahkan metabolit untuk dianalisis, metode metabolomik konvensional menggunakan pelarut organik dan pH rendah, yang dapat menyebabkan kompleks logam terdisosiasi. Pieter C. Dorrestein dari Universitas California San Diego dan rekan kerjanya ingin menyatukan kompleks tersebut untuk dianalisis dengan meniru kondisi asli yang ditemukan dalam sel. Namun jika mereka menggunakan kondisi fisiologis selama pemisahan molekul, mereka harus mengoptimalkan kembali kondisi pemisahan untuk setiap kondisi fisiologis yang ingin mereka uji.

Sebaliknya, para peneliti mengembangkan pendekatan dua tahap yang memperkenalkan kondisi fisiologis antara pemisahan kromatografi konvensional dan analisis spektrometri massa (Nat. Chem. 2021, DOI: 10.1038/s41557-021-00803-1). Pertama, mereka memisahkan ekstrak biologis menggunakan kromatografi cair kinerja tinggi konvensional. Kemudian mereka menyesuaikan pH aliran yang keluar dari kolom kromatografi untuk meniru kondisi fisiologis, menambahkan ion logam, dan menganalisis campuran dengan spektrometri massa. Mereka menjalankan analisis dua kali untuk mendapatkan spektrum massa molekul kecil dengan dan tanpa logam. Untuk mengidentifikasi molekul mana yang mengikat logam, mereka menggunakan metode komputasi yang menggunakan bentuk puncak untuk menyimpulkan hubungan antara spektrum versi terikat dan tidak terikat.

Salah satu cara untuk lebih meniru kondisi fisiologis, kata Dorrestein, adalah dengan menambahkan ion konsentrasi tinggi seperti natrium atau kalium dan konsentrasi rendah logam yang diinginkan. “Ini menjadi eksperimen kompetisi. Pada dasarnya ini akan memberi tahu Anda, oke, molekul ini dalam kondisi seperti itu memiliki kecenderungan lebih besar untuk mengikat natrium dan kalium atau logam unik yang Anda tambahkan,” kata Dorrestein. “Kami dapat memasukkan banyak logam berbeda secara bersamaan, dan kami benar-benar dapat memahami preferensi dan selektivitas dalam konteks tersebut.”

Dalam ekstrak kultur dari Escherichia coli, para peneliti mengidentifikasi senyawa pengikat besi yang diketahui seperti yersiniabactin dan aerobactin. Dalam kasus yersiniabactin, mereka menemukan bahwa ia juga dapat mengikat seng.

Para peneliti mengidentifikasi senyawa pengikat logam dalam sampel yang kompleks seperti bahan organik terlarut dari laut. “Itu benar-benar salah satu sampel paling kompleks yang pernah saya lihat,” kata Dorrestein. “Ini mungkin sama rumitnya, bahkan lebih rumit dari, minyak mentah.” Metode ini mengidentifikasi asam domoat sebagai molekul pengikat tembaga dan menyarankan bahwa asam domoat mengikat Cu2+ sebagai dimer.

“Pendekatan omics untuk mengidentifikasi semua metabolit pengikat logam dalam suatu sampel sangat berguna karena pentingnya khelasi logam biologis,” Oliver Baars, yang mempelajari metabolit pengikat logam yang dihasilkan oleh tanaman dan mikroba di North Carolina State University, menulis dalam sebuah penelitian. e-mail.

“Dorrestein dan rekan kerjanya memberikan pengujian yang elegan dan sangat dibutuhkan untuk menyelidiki dengan lebih baik apa peran fisiologis ion logam dalam sel,” tulis Albert JR Heck, pionir dalam analisis spektrometri massa asli di Universitas Utrecht, melalui email. “Langkah selanjutnya yang mungkin dilakukan adalah mengekstraksi metabolit dalam kondisi asli dari sel dan melakukan fraksinasi juga dalam kondisi asli, untuk melihat metabolit mana yang membawa ion logam seluler endogen yang mana.”

Waktu posting: 23 Des-2021