محققان روشی را برای شناسایی مولکول های کوچکی که یون های فلزی را به هم متصل می کنند، ابداع کرده اند. یون های فلزی در زیست شناسی ضروری هستند. اما تشخیص اینکه این یونهای فلزی با کدام مولکولها – و بهویژه مولکولهای کوچک – در تعامل هستند، میتواند چالش برانگیز باشد.
برای جداسازی متابولیتها برای تجزیه و تحلیل، روشهای متابولومیک معمولی از حلالهای آلی و pH پایین استفاده میکنند که میتواند باعث جدا شدن کمپلکسهای فلزی شود. Pieter C. Dorrestein از دانشگاه کالیفرنیا سن دیگو و همکارانش می خواستند با تقلید از شرایط بومی موجود در سلول ها، مجتمع ها را برای تجزیه و تحلیل در کنار هم نگه دارند. اما اگر آنها از شرایط فیزیولوژیکی در طول جداسازی مولکول ها استفاده می کردند، باید شرایط جداسازی را برای هر شرایط فیزیولوژیکی که می خواستند آزمایش کنند، دوباره بهینه می کردند.
در عوض، محققان یک رویکرد دو مرحله ای ایجاد کردند که شرایط فیزیولوژیکی را بین جداسازی کروماتوگرافی معمولی و تجزیه و تحلیل طیف سنجی جرمی معرفی می کند (Nat. Chem. 2021، DOI: 10.1038/s41557-021-00803-1). ابتدا یک عصاره بیولوژیکی را با استفاده از کروماتوگرافی مایع با کارایی بالا جدا کردند. سپس pH جریان خروجی از ستون کروماتوگرافی را برای تقلید از شرایط فیزیولوژیکی تنظیم کردند، یون های فلزی را اضافه کردند و مخلوط را با طیف سنجی جرمی آنالیز کردند. آنها این تجزیه و تحلیل را دو بار برای به دست آوردن طیف جرمی مولکول های کوچک با و بدون فلز انجام دادند. برای تشخیص اینکه کدام مولکولها به فلزات متصل میشوند، از یک روش محاسباتی استفاده کردند که از شکلهای اوج برای استنباط بین طیف نسخههای محدود و غیر محدود استفاده میکند.
دورستاین میگوید یکی از راههای تقلید بیشتر شرایط فیزیولوژیکی، افزودن غلظتهای بالای یونهایی مانند سدیم یا پتاسیم و غلظتهای پایین فلز مورد نظر است. «این به یک آزمایش مسابقه تبدیل می شود. اساساً به شما میگوید، خوب، این مولکول در آن شرایط تمایل بیشتری به اتصال سدیم و پتاسیم یا این فلز منحصربهفرد که شما اضافه کردهاید، دارد.» ما میتوانیم بسیاری از فلزات مختلف را به طور همزمان تزریق کنیم و واقعاً میتوانیم ترجیح و انتخاب را در آن زمینه درک کنیم.»
در عصاره های کشت اشرشیاکلی، محققان ترکیبات مرتبط با آهن مانند یرسینیا باکتین و آئروباکتین را شناسایی کردند. در مورد یرسینیا باکتین، آنها کشف کردند که می تواند روی را نیز متصل کند.
محققان ترکیبات متصل شونده به فلز را در نمونه ها به اندازه مواد آلی محلول در اقیانوس شناسایی کردند. دورستاین میگوید: «این کاملاً یکی از پیچیدهترین نمونههایی است که من تا به حال به آن نگاه کردهام. احتمالاً به اندازه نفت خام پیچیدهتر است، اگر نگوییم پیچیدهتر.» این روش اسید دوموئیک را به عنوان یک مولکول متصل به مس شناسایی کرد و پیشنهاد کرد که به Cu2+ به عنوان یک دایمر متصل شود.
اولیور بارس، که متابولیتهای اتصال فلزی تولید شده توسط گیاهان و میکروبها در دانشگاه ایالتی کارولینای شمالی را مطالعه میکند، مینویسد: «رویکرد omics برای شناسایی همه متابولیتهای متصلشونده به فلز در یک نمونه، به دلیل اهمیت کیلاسیون فلزات بیولوژیکی بسیار مفید است. پست الکترونیک.
آلبرت جی آر هک، پیشگام در تجزیه و تحلیل طیف سنجی جرمی بومی در دانشگاه اوترخت، در ایمیلی می نویسد: «دورستاین و همکارانش یک سنجش ظریف و بسیار مورد نیاز را برای بررسی بهتر نقش فیزیولوژیکی یون های فلزی در سلول ارائه می دهند. “گام بعدی ممکن است استخراج متابولیت ها در شرایط بومی از سلول و تکه تکه کردن آنها در شرایط بومی، برای دیدن اینکه کدام متابولیت ها حامل کدام یون های فلزی سلولی درون زا هستند.”
