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代謝組學(xué)文獻分享:代謝組學(xué)中復(fù)溶溶劑究竟如何選?

瀏覽次數(shù):539 發(fā)布日期:2022-11-21  來源:本站 僅供參考,謝絕轉(zhuǎn)載,否則責(zé)任自負
今天,BIOTREE 技術(shù)支持工程師Novenia 將和奮斗在實驗室的小伙伴們分享一篇關(guān)于代謝組學(xué)實驗過程中溶劑選擇的文章Tuning Metabolome Coverage in Reversed Phase LC−MS Metabolomics of MeOH Extracted Samples Using the Reconstitution Solvent Composition。這是一篇2017年發(fā)表在analytical chemistry的文章,影響因子6.042。

大家都知道做代謝組學(xué)實驗的時候,因為生物樣本中包含了太多的物質(zhì),不可能使用一種儀器或者一種方法就可以把所有的物質(zhì)都檢測出來,所以衍生出非靶標代謝組學(xué)。

百趣代謝組學(xué)文獻分享,非靶標代謝組學(xué)的目的是盡可能多的檢測樣本中的代謝物,但是無論是GC 還是LC,都會碰到一個問題,就是什么溶劑可以將提取干燥過的代謝物盡可能多的復(fù)溶呢。小白可能會去看文獻,結(jié)果發(fā)現(xiàn)一千篇文章有一千種復(fù)溶溶劑,大神則會根據(jù)自己的經(jīng)驗來選擇復(fù)溶溶劑。終于,在2017年的某一天,有人站出來針對LCMS去做對比了,讓我們攜手去看一下這位大神的實驗結(jié)果吧!

百趣代謝組學(xué)文獻分享,首先,大神準備了三種樣本,40例人血清(20例健康,20例疾。,LB培養(yǎng)基以及沒有在正文結(jié)果中出現(xiàn)的酵母菌,用甲醇進行提取或者沉淀蛋白后干燥,再用不同比例以及不同pH的甲醇來進行復(fù)溶,最后用LC-qTOF進行檢測。詳情如下圖:

其次,讓我們一起來看一下實驗結(jié)果。

1復(fù)溶溶劑對檢測到的峰的影響

首先是LB培養(yǎng)基的結(jié)果。

Figure 1. Total number of detected metabolite features (y-axis) as a function of (top) the MeOH/H2O ratio expressed in % MeOH (x-axis) .

第一個圖是色譜圖的峰數(shù)量隨甲醇比例的變化,第二個是根據(jù)定性出來的代謝物峰面積做了個PCA模型,果然,明晃晃的數(shù)據(jù)顯示復(fù)溶試劑中甲醇的比例與代謝物的檢測具有明顯的關(guān)系,隨著甲醇比例的升高,可以檢測到的峰的數(shù)量在減少。

再看pH。

Figure 2. Total number of detected metabolite features (y-axis) as a function of (top) the MeOH/H2O ratio expressed in different pH.

這個數(shù)據(jù)就沒有那么明晃晃了,檢測出來的峰數(shù)量沒有肉眼可見的明顯差異,代謝物的峰面積雖然有個趨勢卻又有一些混亂看不清楚,所以大神決定將這個條件放棄,專心研究甲醇的比例。

百趣代謝組學(xué)文獻分享,接下來,大神將10種標準品加到LB培養(yǎng)基里,研究復(fù)溶溶劑與物質(zhì)極性有沒有關(guān)系。他在這里使用指數(shù)log P來表示物質(zhì)極性的大小,log P越大,極性越小。

雖然不知道為什么,但是感覺很厲害的樣子。結(jié)果發(fā)現(xiàn)log P小于5的物質(zhì)的響應(yīng),如ATP、亞精胺都隨著甲醇比例的減小而增加,而log P為7的棕櫚酸則隨著甲醇比例的減小而減小,由此可見復(fù)溶溶劑的極性與物質(zhì)的極性是相關(guān)的。

Figure 3. Examples of EICs for selected spiked in metabolites in different MeOH ratios, as indicated by orange and blue.

最后,根據(jù)log P來預(yù)測了一下HMDB中的人血清的數(shù)據(jù),這是一個預(yù)測的數(shù)據(jù)。

Figure 4. The predicted log P distribution (x-axis) of all known metabolites in human blood as listed in the Human Metabolome Database (HMDB).

對HMDB里面的大約13000中物質(zhì)按照極性進行分類,也就是給每個物質(zhì)一個預(yù)測的log P值,結(jié)果顯示log P小于5的有74%,也就是說極性大的物質(zhì)比較多,因此做血清實驗的時候,使用親水的溶劑更好。百趣代謝組學(xué)文獻分享,log P大于7的只占19%,表明使用親水的復(fù)溶溶劑可能難以將這些物質(zhì)檢測出來。

2不同比例甲醇復(fù)溶得到的代謝物的量的變化

Figure 5. Effect of reconstitution solvent composition on metabolome coverage.

首先非靶標檢測。用100%水和100%甲醇復(fù)溶,分別得到了檢測到的物質(zhì)列表,并作為接下來靶標實驗的目標物質(zhì)。

其次,用0%甲醇、50%甲醇、100%甲醇復(fù)溶,分別檢測非靶中得到的物質(zhì)。結(jié)果分析:50%甲醇與0%甲醇相比,fold change小于1的占57%,大于1的僅占5%;50%甲醇與100%甲醇相比,fold change不變的占61%,大于1 的占28%。結(jié)果表明用水提取時,干燥后加甲醇可能會導(dǎo)致物質(zhì)的丟失,而用甲醇提取時,干燥后加水的影響不大。

3復(fù)溶溶劑對差異物的影響

最后,大神研究了復(fù)溶溶劑對差異物的影響,畢竟我們做代謝組學(xué)就是為了尋找差異物。

Figure 6. Work flow for metabolomics comparison of MeOH extracts of serum from 20 healthy control individuals and 20 lymphoma patients using three different reconstitution mixtures.

通過兩組樣本的比較,使用了三種復(fù)溶溶劑,非靶標檢測最后得到的結(jié)果顯示差異很大。100%復(fù)溶后檢測可以找到6種差異物,然而50%甲醇以及100%甲醇沒有找到差異物。

Figure 7. Box-whisker plots for N-Acetyl-methionine which was one of the six metabolites that significantly differed between control and lymphoma patients (left).

然后大神就對其中一個物質(zhì)進行分析,發(fā)現(xiàn)這個物質(zhì)在50%甲醇及100%甲醇中峰型極差,尤其是100%甲醇中的峰型可能都不會被軟件定性為一個物質(zhì)。所以復(fù)溶溶劑對差異物的篩選有很大影響,選擇復(fù)溶溶劑是一件很重要的事。

好了,所有的實驗都做完了,也分析完了,那么最后我們能得到什么結(jié)論呢?

百趣代謝組學(xué)文獻分享,對于血清樣本來說,100%水的溶劑比較好,除此之外的其他樣本,親水的溶劑比較好。大家在投稿的時候有可能會被問為什么這么選擇復(fù)溶溶劑,那么這篇文章也許可以作為一個證明材料。

4文章延伸

小伙伴們知道文中貌美如花的PCA圖是用什么軟件完成的嗎?小編偷偷地告訴你喲,是神通廣大的SIMCA軟件。

SIMCA 軟件是目前國際上科研和監(jiān)管機構(gòu)普遍認可的多元變量統(tǒng)計分析軟件,并且已經(jīng)成為多元變量統(tǒng)計分析的標桿。百趣代謝組學(xué)文獻分享,針對多變量大數(shù)據(jù)集,SIMCA 可有效地進行模型構(gòu)建和分析,以獲得更透徹和深入的數(shù)據(jù)結(jié)果。通過模型構(gòu)建,可同時觀察所有數(shù)據(jù)變量,從而避免信息丟失,減少數(shù)據(jù)復(fù)雜性。為進一步探究數(shù)據(jù)價值,SIMCA 通過OPLS®、OPLS-DA®、O2PLS® 和PLS-TREE®等分析模塊可排除噪音以獲得有效數(shù)據(jù),并進行可視化等對數(shù)據(jù)進行分類和預(yù)測,從而提供較優(yōu)的解決方案。

 

來源:上海百趣生物醫(yī)學(xué)科技有限公司
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