أخبار

محاكاة الظروف الفسيولوجية يساعد الباحثين في العثور على المجلدات المعدنية

طور الباحثون طريقة لتحديد الجزيئات الصغيرة التي تربط أيونات المعادن. الأيونات المعدنية ضرورية في علم الأحياء. لكن تحديد الجزيئات - وخاصة الجزيئات الصغيرة - التي تتفاعل معها الأيونات المعدنية قد يكون أمرًا صعبًا.

لفصل المستقلبات لتحليلها، تستخدم طرق التمثيل الغذائي التقليدية المذيبات العضوية ودرجة الحموضة المنخفضة، والتي يمكن أن تسبب تفكك المجمعات المعدنية. أراد بيتر سي. دورستين - من جامعة كاليفورنيا في سان دييجو - وزملاؤه الحفاظ على المجمعات معًا لتحليلها عن طريق محاكاة الظروف الأصلية الموجودة في الخلايا. ولكن إذا استخدموا الظروف الفسيولوجية أثناء فصل الجزيئات، فسيتعين عليهم إعادة تحسين ظروف الفصل لكل حالة فسيولوجية أرادوا اختبارها.

وبدلاً من ذلك، طور الباحثون نهجًا من مرحلتين يقدم الظروف الفسيولوجية بين الفصل الكروماتوغرافي التقليدي والتحليل الطيفي الكتلي (Nat. Chem. 2021, DOI: 10.1038/s41557-021-00803-1). أولاً، قاموا بفصل مستخلص بيولوجي باستخدام كروماتوغرافيا سائلة تقليدية عالية الأداء. ثم قاموا بتعديل الرقم الهيدروجيني للتدفق الخارج من العمود الكروماتوغرافي لتقليد الظروف الفسيولوجية، وأضافوا أيونات معدنية، وقاموا بتحليل الخليط باستخدام قياس الطيف الكتلي. وأجروا التحليل مرتين للحصول على أطياف كتلة الجزيئات الصغيرة التي تحتوي على معادن وبدونها. لتحديد الجزيئات التي تربط المعادن، استخدموا طريقة حسابية تستخدم أشكال الذروة لاستنتاج الروابط بين أطياف الإصدارات المرتبطة وغير المرتبطة.

يقول دورستين إن إحدى الطرق لمحاكاة الظروف الفسيولوجية بشكل أكبر هي إضافة تركيزات عالية من الأيونات مثل الصوديوم أو البوتاسيوم وتركيزات منخفضة من المعدن محل الاهتمام. "لقد أصبحت تجربة منافسة. يقول دورستين: "سيخبرك ذلك بشكل أساسي، حسنًا، هذا الجزيء في ظل هذه الظروف لديه ميل أكبر لربط الصوديوم والبوتاسيوم أو هذا المعدن الفريد الذي أضفته". "يمكننا غرس العديد من المعادن المختلفة في وقت واحد، ويمكننا حقًا فهم التفضيل والانتقائية في هذا السياق".

وفي المستخلصات الزراعية من الإشريكية القولونية، حدد الباحثون مركبات معروفة مرتبطة بالحديد، مثل يرسينياباكتين وإيروباكتين. وفي حالة اليرسينياباكتين، اكتشفوا أنه يمكنه أيضًا ربط الزنك.

وحدد الباحثون مركبات ربط المعادن في العينات معقدة مثل المواد العضوية الذائبة من المحيط. يقول دورستين: "إنها بالتأكيد واحدة من أكثر العينات تعقيدًا التي نظرت إليها على الإطلاق". ربما يكون الأمر معقدًا مثل النفط الخام، إن لم يكن أكثر تعقيدًا منه». حددت الطريقة حمض الدومويك كجزيء مرتبط بالنحاس، واقترحت أنه يرتبط بـ Cu2+ كثنائي.

يقول أوليفر بارس، الذي يدرس المستقلبات المرتبطة بالمعادن والتي تنتجها النباتات والميكروبات في جامعة ولاية كارولينا الشمالية، في مقالة له: "إن اتباع نهج omics لتحديد جميع المستقلبات المرتبطة بالمعادن في العينة مفيد للغاية بسبب أهمية عملية إزالة معدن ثقيل بيولوجيًا". بريد إلكتروني.

كتب ألبرت جيه آر هيك، الرائد في تحليلات قياس الطيف الكتلي الأصلية في جامعة أوتريخت، في رسالة بالبريد الإلكتروني: "يقدم دورستين وزملاؤه اختبارًا أنيقًا ومطلوبًا بشدة، لاستكشاف الدور الفسيولوجي للأيونات المعدنية في الخلية بشكل أفضل". "الخطوة التالية المحتملة هي استخراج المستقلبات في ظل الظروف الأصلية من الخلية وتجزئة هذه المستقلبات أيضًا في ظل الظروف الأصلية، لمعرفة أي المستقلبات تحمل أي الأيونات المعدنية الخلوية الداخلية."

الأخبار الكيميائية والهندسية
ISSN 0009-2347
حقوق النشر © 2021 الجمعية الكيميائية الأمريكية