NNMT katalyserar metyleringen av nikotinamid för att producera 1-metylnikotinamid (1-MNA). 1-MNA kan ytterligare oxideras av aldehydoxidas till, N1-metyl-2-pyridon-5-karboxamid (2py) eller N1-metyl-4-pyridon-3-karboxamid (4py), och alla tre metaboliterna utsöndras i urinen. Kredit:Kanazawa University
Metaboliter är organiska molekyler som deltar i eller skapas under de biokemiska reaktioner som ständigt äger rum i en organism. För människokroppen, mer än 110, 000 metaboliter har identifierats. Metaboliter spelar en roll vid metabolt syndrom, vilket är den situation där flera medicinska tillstånd inträffar samtidigt; tillstånden inkluderar fetma, högt blodtryck och högt blodsocker. Metaboliskt syndrom är förknippat med en högre risk att utveckla hjärt-kärlsjukdom, diabetes typ 2 och olika typer av cancer. Närvaron av vissa metaboliter kan vara en indikator för särskilda patologiska tillstånd relaterade till metabolt syndrom. Att effektivt mäta och övervaka närvaron är därför viktigt för tidig diagnos. Nu, Tomoki Ogoshi, Atsushi Hirao, och Masaya Ueno från Kanazawa University och kollegor har utvecklat en biosensor för en lågmolekylär metabolit som kallas 1-MNA. Sensorn förlitar sig på de fysikalisk-kemiska egenskaperna hos pillar[6]aren, en kanalliknande molekyl.
Forskarna undersökte metaboliten 1-MNA (1-metylnikotinamid), som nyligen upptäckts vara närvarande i högre nivåer i aggressiva cancercellinjer. Dessa cancerformer har ökat NNMT (nikotinamid N-metyltransferas) aktivitet där 1-MNA är en biprodukt. Att upptäcka 1-MNA kan därför vara avgörande för snabb diagnos och behandling av sådana cancerformer.
Ogoshi och kollegor antog att pillar[n]arener kunde användas som biosensorer för metaboliter som 1-MNA. Pelar[n]arener är pelarformade makrocykliska föreningar med ett polygonalt tvärsnitt (pentagonalt och hexagonalt för n =5 och 6, respektive). Forskarna fann att pelare[6]aren (P6A) bildar värd-gäst ett komplex med 1-MNA; metaboliten kan binda till den eftersom den hexagonala kaviteten inuti P6A erbjuder precis rätt miljö för att göra det. De fann också att när 1-MNA är bundet till P6A, det fluorescerande svaret hos den senare minskar avsevärt - en effekt som kan utnyttjas som en indikator för närvaro eller frånvaro av 1-MNA (starkt eller svagt fluorescerande svar, respektive).
Viktigt, forskarna kunde visa att P6A-fluorescensdetektionsmekanismen fungerar för biologiska prover. Specifikt, de kunde detektera 1-MNA i urin, om än med låg känslighet. Ogoshi och kollegor drar slutsatsen att ytterligare experiment "kommer att hjälpa till att förbättra biosensorernas känslighet och specificitet, " och att deras arbete "ska bidra till utvecklingen av lågkostnads-, lätt, och snabba metoder för detektion av mänskliga metaboliter för diagnos."
Pelare[n]arenes, som först rapporterades av Ogoshis grupp 2008, är en familj av pelarformade makrocykliska föreningar som innehåller en parabrokoppling mellan 1, 4-dialkoxibensenenheter. De har en elektronrik kavitet som har värd-gästegenskaper, och det är känt att pelar[n]arener bildar stabila komplex med katjoner. En vattenlöslig pelare[6]-aren (P6A) bär 12 karboxylatanjoner. Diametern över kaviteten hos P6A är ungefär 0,67 nm. Kredit:Kanazawa University
Metaboliskt syndrom
Metaboliskt syndrom hänvisar till kombinationen av diabetes, högt blodtryck (hypertoni) och fetma. Patienter med metabolt syndrom löper en större risk att utveckla vissa hjärt-kärlsjukdomar samt olika typer av cancer. Metaboliskt syndrom är ofta förknippat med övervikt och brist på fysisk aktivitet, och är också kopplat till insulinresistens (en nyckelfunktion för typ 2-diabetes).
Nu, Tomoki Ogoshi från Kanazawa University och kollegor har utvecklat en biosensor för en metabolit som kallas 1-MNA. Att effektivt kunna upptäcka metaboliter associerade med vissa patologier är ett viktigt steg framåt mot utvecklingen av behandlingar för patologier associerade med metabolt syndrom.
Pelare[n]arenes
Pelare[n]arenes, gemensamt namngivna pillararener (och ibland pillarener), är cykliska organiska molekyler som består av n så kallade hydrokinonenheter, som kan ersättas. Hydrokinon, även känd som kinol, har den kemiska formeln C 6 H 4 (ÅH) 2 . Den består av en bensenring med två hydroxylgrupper (OH) bundna till den på motsatta sidor av bensenhexagonen.
Vid tillsats av 1-MNA, fluorescensintensiteten för P6A minskade dramatiskt på grund av fotoinducerad elektronöverföring. P6A har också hög selektivitet:P6A bildar inte värd-gästkomplex med nikotinamid och 2py. Kredit:Kanazawa University
Den första pillararenen syntetiserades 2008 av Tomoki Ogoshi och kollegor från Kanazawa University. Namnet pillararen valdes eftersom molekylerna är cylindriska (pelarliknande) till formen och består av aromatiska delar (arener).
Nu, Ogoshi, Hirao och kollegor har visat att pillar[6]aren (n =6) kan användas som biosensorer för metaboliten 1-MNA - ett viktigt resultat med tanke på att det är utmanande att upptäcka lågmolekylära metaboliter.
