Российские ученые совместно с коллегами из Индии проанализировали работы о метаболизме микроводорослей на молекулярном уровне с помощью ядерного магнитного резонанса. Результаты обозначили сильные и слабые стороны этой методики и показали наиболее перспективные направления для будущего развития. Исследование опубликовано в Archives of Biochemistry and Biophysics.
Микроводоросли используют как источники биоактивных веществ — они вырабатывают вторичные метаболиты. Эти вещества полезны для человека — от косметологии до химической промышленности и энергетики. Чтобы определить состав и количество метаболитов, ученые используют явление ядерного магнитного резонанса (ЯМР) — излучения или поглощения энергии при изменении магнитного момента ядра. Химики из Российского университета дружбы народов совместно с коллегами из Индии собрали исследования, посвященные использованию ЯМР-спектроскопии для анализа микроводорослей, и наметили наиболее эффективные протоколы и перспективные направления.
«Появившиеся биотехнологии для использования микроводорослей позволяют постоянно развивать эту область в коммерческих масштабах благодаря огромному разнообразию биологически активных компонентов в различных областях применения. Последние достижения открыли потенциал микроводорослей для новых возможностей — захвата углекислого газа из атмосферы, валоризации отходов и превращения их в биопродукты, создания препаратов для медицины, косметики. ЯМР-спектроскопия — один из трех ведущих аналитических методов в исследовании метаболитов», — рассказал Винод Кумар, PhD, профессор РУДН.
Химики проанализировали более 50 работ на эту тему. Среди преимуществ ядерного магнитного резонанса ученые назвали, например, возможность проводить несколько экспериментов с одним образцом, так как ЯМР его не разрушает. Более того, ЯМР требует минимальной подготовки образца и позволяет обнаружить даже неизвестные ранее соединения. Однако у этого метода есть и недостатки. ЯМР хуже определяет соединения с высокой молекулярной массой (к ним относятся, например, длинные цепочки жиров). К тому же в графическом представлении пики, соответствующие разным соединениям, могут накладываться друг на друга. Это затрудняет анализ.
Ученые пришли к выводу, что единственный способ увеличить эффективность метаболического анализа (определять как можно больше метаболитов) — использовать сочетание масс-спектроскопии и ЯМР. Ядерный магнитный резонанс позволит находить неизвестные соединения, которые потом можно будет прицельно искать в других образцах с помощью масс-спектроскопии.
«Результаты, полученные количественными методами масс-спектроскопии, часто дополняют результаты, полученные с помощью ЯМР, причем методы масс-спектроскопии лучше обнаруживают гидрофобные, а ЯМР — гидрофильные молекулы микроводорослей», — прокомментировал Винод Кумар.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
