计算胆碱:为什么这种营养素很重要以及我们如何测量它

从人类到细菌,胆碱是生物生长和生存的重要营养物质。细胞通过胆碱激酶的活性将胆碱转化为磷酸胆碱,而其他酶介导的化学反应的变化导致磷酸胆碱在人类细胞中转化为细胞膜成分,在细菌中转化为细胞壁成分。细胞壁和细胞膜都将细胞与其环境分开,并分别帮助调节营养物质和废物在细胞和环境之间的转移。因此,任何可能干扰细胞壁和细胞膜正常构造的东西都不利于细胞的正常功能,因为只有在健康的细胞壁和细胞膜的情况下,营养物质和废物才能正常转移。以细菌为例,细胞壁还有一个额外的功能:它们赋予细胞一个坚固的结构,保护细胞免受渗透压,或水从周围环境转移到细胞中所产生的压力。以细菌为例,任何干扰细胞壁正常结构的东西都可能导致它在渗透压下爆炸。

胆碱和磷胆碱比色法的简化原理图

图1所示。胆碱和磷胆碱比色法的简化原理图。

由于导致某些细胞壁和细胞膜成分产生的第一步是通过胆碱激酶酶将胆碱和磷酸胆碱转化,因此测量细胞进行这种酶介导反应的能力可以了解细胞的健康状况。此外,在某些情况下,例如癌细胞或细菌病原体,我们希望阻止这种最初的化学反应,以限制这些致病细胞的生长。我们可以通过设计专门阻断胆碱激酶活性的药物来做到这一点。

然而,为了了解胆碱激酶的活性是否被有效阻断,我们需要测量这种酶在药物作用下的工作情况。也就是说,我们需要能够测量在药物作用下,有多少胆碱在一段时间内被转化为磷酸胆碱。为了了解这一点,我们测量了剩余胆碱的量,以及随着时间的推移出现的磷胆碱的量。

我们可以使用几种技术来完成胆碱和磷胆碱的测量,但目前所有这些技术要么需要大量的资本投资和专业知识(如质谱),要么需要额外的安全措施(如放射性标记)。因此,我们设计了一种既经济又相对安全的比色法。这种方法分为两步,通过溶液中橙色的强度来测量胆碱(图1),通过溶液中蓝色的强度来测量磷脂胆碱。每一种颜色都是用不同的波长在一种设计用来测量颜色强度的设备中测量的:分光光度计。橙色和蓝色分别使用波长365纳米和725纳米进行测量。利用这项技术,我们可以有效和经济地测试针对胆碱激酶的新药的功效,这为发现从癌症到细菌感染等已知疾病的新疗法打开了大门。

塔尔·齐默尔曼,萨拉姆·易卜拉欣
北卡罗来纳州农工州立大学食品与营养科学专业,美国北卡罗来纳州格林斯博罗

出版

平行比色法测定胆碱和磷酸胆碱在复杂混合物中胆碱激酶活性的研究。
齐默曼T,易卜拉欣SA
抗生素(巴塞尔)。2018年3月17日

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