13C-Glutamine Qualitative Flux Analysis of a Chondrosarcoma Cell Line Using Agilent VistaFlux
Aplikace | 2016 | Agilent TechnologiesInstrumentace
Metabolická analýza pomocí stabilních izotopů poskytuje dynamické informace o toku látek v buněčných drahách, které nelze získat pouhým stanovením koncentrací metabolitů. Umožňuje odhalit změny ve využívání substrátů v patologických stavech, jako jsou nádorová onemocnění s mutacemi enzymu IDH2, které vedou k produkci 2-hydroxyglutarátu a epigenetickým změnám v rakovinných buňkách.
Studie demonstruje kvalitatívní fluxovou analýzu v lidské chondrosarkomové CS-1 buněčné linii po inkubaci s 13C5-glutaminem. Cílem bylo sledovat nasazení glutaminového uhlíku do TCA cyklu a produkci 2-hydroxyglutarátu mutantní izoformou IDH2, a to za pomoci LC/TOF měření a softwaru Agilent MassHunter VistaFlux.
Pro metabolické trasování byly CS-1 buňky kultivovány v DMEM bez glutaminu doplněném o 4 mM [U-13C]-glutamin a dialyzované sérum. Buňky byly získány po 0,5, 1, 3 a 8 hodinách inkubace bez přídavných PBS wash kroků pro minimalizaci narušení výměny metabolitů. Extrakce proběhla 80% methanolem při –80 °C a analytický běh LC/MS podle následujícího protokolu:
Kvalitativní fluxová analýza prokázala vysokou účinnost přímého využití [U-13C]-glutaminu k produkci 2-HG mutantní izoformou IDH2 R172S, kdy po 8 hodinách většina 2-HG nese všech pět značených uhlíků. Současně došlo k rychlé inkorporaci značek do glutamátu, α-ketoglutarátu, sukcinátu, fumarátu a malátu (M+4) a následně ke vzniku M+3 izotopologů v důsledku dalšího obratu TCA cyklu a reverzní karboxylace. Data vykazovala vysokou reprodukovatelnost replikátů a umožnila statistickou diskriminaci změn v jednotlivých izotopologických formách.
Agilent VistaFlux workflow v kombinaci s Profinder a Omix Premium výrazně zrychluje a zjednodušuje průběh kvalitativního fluxového profilu. Umožňuje automatizované extrahování izotopologických abundancí, korekci na přirozený výskyt izotopů, statistickou analýzu a intuitivní vizualizaci v kontextu metabolických sítí.
Studie potvrdila, že mutantní IDH2 využívá glutamin jako hlavní substrát k produkci 2-HG a že Agilent VistaFlux představuje efektivní řešení pro kvalitativní fluxovou analýzu v buněčných modelech. Tento přístup je vhodný pro další výzkum biomarkerů a screening farmakologických modulátorů.
1. Losman JA, Kaelin WG Jr. Genes Dev. 2013;27(8):836–852.
2. Susa M et al. Anticancer Res. 2009;29:1879–1888.
Software, LC/TOF, LC/HRMS, LC/MS, LC/MS/MS
ZaměřeníMetabolomika
VýrobceAgilent Technologies
Souhrn
Význam tématu
Metabolická analýza pomocí stabilních izotopů poskytuje dynamické informace o toku látek v buněčných drahách, které nelze získat pouhým stanovením koncentrací metabolitů. Umožňuje odhalit změny ve využívání substrátů v patologických stavech, jako jsou nádorová onemocnění s mutacemi enzymu IDH2, které vedou k produkci 2-hydroxyglutarátu a epigenetickým změnám v rakovinných buňkách.
Cíle a přehled studie / článku
Studie demonstruje kvalitatívní fluxovou analýzu v lidské chondrosarkomové CS-1 buněčné linii po inkubaci s 13C5-glutaminem. Cílem bylo sledovat nasazení glutaminového uhlíku do TCA cyklu a produkci 2-hydroxyglutarátu mutantní izoformou IDH2, a to za pomoci LC/TOF měření a softwaru Agilent MassHunter VistaFlux.
Použitá metodika a instrumentace
Pro metabolické trasování byly CS-1 buňky kultivovány v DMEM bez glutaminu doplněném o 4 mM [U-13C]-glutamin a dialyzované sérum. Buňky byly získány po 0,5, 1, 3 a 8 hodinách inkubace bez přídavných PBS wash kroků pro minimalizaci narušení výměny metabolitů. Extrakce proběhla 80% methanolem při –80 °C a analytický běh LC/MS podle následujícího protokolu:
- Reverzní fáze s ion-pair chromatografií na Waters Cortecs C18+ (150 × 2,1 mm, 2,7 μm)
- Eluce gradientem 5 mM N,N-dimethyloctylaminu v pH 5,5
- Agilent 6230 TOF MS v negativním ESI módu, rozsah m/z 50–1700
- Agilent 1290 Infinity UHPLC (binary pump, column compartment, HTS autosampler)
Použitá instrumentace
- Agilent 6230 Time-of-Flight Mass Spectrometer
- Agilent 1290 Infinity Binary UHPLC Pump
- Agilent 1290 Infinity Thermostatted Column Compartment
- Agilent 1290 Infinity HTS Autosampler
- Agilent MassHunter VistaFlux, Profinder, Pathways to PCDL, Omix Premium
Hlavní výsledky a diskuse
Kvalitativní fluxová analýza prokázala vysokou účinnost přímého využití [U-13C]-glutaminu k produkci 2-HG mutantní izoformou IDH2 R172S, kdy po 8 hodinách většina 2-HG nese všech pět značených uhlíků. Současně došlo k rychlé inkorporaci značek do glutamátu, α-ketoglutarátu, sukcinátu, fumarátu a malátu (M+4) a následně ke vzniku M+3 izotopologů v důsledku dalšího obratu TCA cyklu a reverzní karboxylace. Data vykazovala vysokou reprodukovatelnost replikátů a umožnila statistickou diskriminaci změn v jednotlivých izotopologických formách.
Přínosy a praktické využití metody
Agilent VistaFlux workflow v kombinaci s Profinder a Omix Premium výrazně zrychluje a zjednodušuje průběh kvalitativního fluxového profilu. Umožňuje automatizované extrahování izotopologických abundancí, korekci na přirozený výskyt izotopů, statistickou analýzu a intuitivní vizualizaci v kontextu metabolických sítí.
Budoucí trendy a možnosti využití
- Použití selektivně značených glutaminových pozic pro detailnější odlišení drah
- Integrovaná analýza časových řad s vyšším počtem bodů pro dosažení metabolické stacionarity
- Kombinace s dalšími technologiemi (proteomika, lipidomika) pro multidisciplinární přístup
- Rozvoj kvantitativního modelování toků pro detailní měření fluxů
Závěr
Studie potvrdila, že mutantní IDH2 využívá glutamin jako hlavní substrát k produkci 2-HG a že Agilent VistaFlux představuje efektivní řešení pro kvalitativní fluxovou analýzu v buněčných modelech. Tento přístup je vhodný pro další výzkum biomarkerů a screening farmakologických modulátorů.
Reference
1. Losman JA, Kaelin WG Jr. Genes Dev. 2013;27(8):836–852.
2. Susa M et al. Anticancer Res. 2009;29:1879–1888.
Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.
Podobná PDF
Agilent MassHunter VistaFlux for Qualitative Flux Analysis
2016|Agilent Technologies|Technické články
Agilent MassHunter VistaFlux for Qualitative Flux Analysis Technical Overview Introduction Metabolomics is a powerful technique for understanding biological systems by measuring the abundance of metabolites, however, data interpretation is often complicated by a lack of dynamic information. For example, an…
Klíčová slova
isotopologue, isotopologueprofinder, profinderomix, omixpcdl, pcdlisotopologues, isotopologuesmasshunter, masshunterpremium, premiumflux, fluxmetabolite, metabolitepathways, pathwayspathway, pathwayagilent, agilentbatch, batchfumarate, fumaratevisualization
Agilent MassHunter Profinder: Solving the Challenge of Isotopologue Extraction for Qualitative Flux Analysis
2016|Agilent Technologies|Technické články
Agilent MassHunter Profinder: Solving the Challenge of Isotopologue Extraction for Qualitative Flux Analysis Technical Overview Introduction Metabolomics studies measure the relative abundance of metabolites to better understand biological systems. However, this does not provide insight into the dynamics of metabolism…
Klíčová slova
isotopologue, isotopologuecounts, countsfile, fileflux, fluxextraction, extractionprofinder, profinderisotope, isotopefiles, filesisotopologues, isotopologuespercent, percentalgorithm, algorithmabundance, abundancenatural, naturalvisualization, visualizationcorrected
13C Glucose Qualitative Flux Analysis in HepG2 cells
2020|Agilent Technologies|Aplikace
Application Note Metabolomics C Glucose Qualitative Flux Analysis in HepG2 cells 13 Using an Agilent 6546 LC/Q-TOF and VistaFlux Authors Siriluck Wattanavanitchakorn and Sarawut Jitrapakdee Department of Biochemistry, Faculty of Science, Mahidol University, Bangkok, Thailand Israr Ansari, Melissa J. Longacre,…
Klíčová slova
knockdown, knockdownisotopologues, isotopologuesflux, fluxcarboxylase, carboxylaseisotope, isotopeprofinder, profinderglucose, glucosetca, tcapyruvate, pyruvateglutamate, glutamateomix, omixanaplerotic, anapleroticmetabolite, metaboliteabundance, abundanceisotopologue
Agilent MassHunter VistaFlux Software
2016|Agilent Technologies|Brožury a specifikace
Agilent MassHunter VistaFlux Software TRACK METABOLIC FLUX Metabolic flux analysis Using different experimental conditions, flux analysis estimates the rates of metabolic change and can highlight affected pathways. Changes in flux are the result of either differences in the amount of…
Klíčová slova
flux, fluxvistaflux, vistafluxincorporation, incorporationlabeling, labelingisotopologue, isotopologueprofinder, profindervisualization, visualizationvisualizations, visualizationsisotopologues, isotopologuespathways, pathwaysmetabolic, metabolicqualitative, qualitativevisualize, visualizeomix, omixmasshunter