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L'imitation des conditions physiologiques aide les chercheurs à trouver des liants métalliques

Des chercheurs ont mis au point une méthode pour identifier les petites molécules qui se lient aux ions métalliques.Les ions métalliques sont essentiels en biologie.Mais identifier avec quelles molécules, et en particulier avec quelles petites molécules, ces ions métalliques interagissent peut être difficile.

Pour séparer les métabolites à analyser, les méthodes de métabolomique conventionnelles utilisent des solvants organiques et des pH bas, ce qui peut entraîner la dissociation des complexes métalliques.Pieter C. Dorrestein de l'Université de Californie à San Diego et ses collègues voulaient garder les complexes ensemble pour l'analyse en imitant les conditions natives trouvées dans les cellules.Mais s'ils utilisaient des conditions physiologiques lors de la séparation des molécules, ils auraient dû réoptimiser les conditions de séparation pour chaque condition physiologique qu'ils souhaitaient tester.

Au lieu de cela, les chercheurs ont développé une approche en deux étapes qui introduit des conditions physiologiques entre une séparation chromatographique conventionnelle et une analyse par spectrométrie de masse (Nat. Chem. 2021, DOI : 10.1038/s41557-021-00803-1).Tout d'abord, ils ont séparé un extrait biologique à l'aide de la chromatographie liquide à haute performance conventionnelle.Ensuite, ils ont ajusté le pH du flux sortant de la colonne chromatographique pour imiter les conditions physiologiques, ajouté des ions métalliques et analysé le mélange par spectrométrie de masse.Ils ont effectué l'analyse deux fois pour obtenir des spectres de masse de petites molécules avec et sans métaux.Pour identifier les molécules qui se lient aux métaux, ils ont utilisé une méthode de calcul qui utilise des formes de pics pour déduire des connexions entre les spectres des versions liées et non liées.

Une façon d'imiter davantage les conditions physiologiques, dit Dorrestein, serait d'ajouter de fortes concentrations d'ions tels que le sodium ou le potassium et de faibles concentrations du métal d'intérêt.« Cela devient une expérience de compétition.Il vous dira essentiellement, OK, cette molécule dans ces conditions a plus de propension à lier le sodium et le potassium ou ce métal unique que vous avez ajouté », explique Dorrestein."Nous pouvons infuser simultanément de nombreux métaux différents, et nous pouvons vraiment comprendre la préférence et la sélectivité dans ce contexte."

Dans des extraits de culture d'Escherichia coli, les chercheurs ont identifié des composés liant le fer connus tels que la yersiniabactine et l'aérobactine.Dans le cas de la yersiniabactine, ils ont découvert qu'elle pouvait également lier le zinc.

Les chercheurs ont identifié des composés liant les métaux dans des échantillons aussi complexes que la matière organique dissoute de l'océan."C'est absolument l'un des échantillons les plus complexes que j'aie jamais examinés", déclare Dorrestein."C'est probablement aussi complexe, sinon plus, que le pétrole brut."La méthode a identifié l'acide domoïque comme une molécule liant le cuivre et a suggéré qu'il se lie au Cu2+ en tant que dimère.

"Une approche omique pour identifier tous les métabolites liant les métaux dans un échantillon est extrêmement utile en raison de l'importance de la chélation biologique des métaux", écrit Oliver Baars, qui étudie les métabolites liant les métaux produits par les plantes et les microbes à la North Carolina State University. e-mail.

"Dorrestein et ses collègues fournissent un test élégant et indispensable pour mieux sonder quel pourrait être le rôle physiologique des ions métalliques dans la cellule", écrit Albert JR Heck, un pionnier des analyses de spectrométrie de masse native à l'Université d'Utrecht, dans un e-mail."Une prochaine étape possible serait d'extraire les métabolites dans des conditions natives de la cellule et de les fractionner également dans des conditions natives, pour voir quels métabolites portent quels ions métalliques cellulaires endogènes."

Nouvelles de la chimie et de l'ingénierie
ISSN 0009-2347
Copyright © 2021 Société américaine de chimie


Heure de publication : 23 décembre 2021