Investigating the increased lifespan in C. elegans daf-2 mutants by 4D-Lipidomics
Aplikace | 2019 | BrukerInstrumentace
Analýza lipidů hraje klíčovou roli v pochopení biologických procesů spojených se stárnutím a metabolickou regulací. Caenorhabditis elegans je v laboratorním výzkumu oblíbený modelový organismus díky své genetické manipulovatelnosti a krátké generaci. Mutace daf-2, ovlivňující receptor podobný IGF-1, dramaticky prodlužuje životnost červů a mění jejich lipidom. Systémová 4D-Lipidomika, zahrnující chromatografii, vysokorozlišenou hmotnostní spektrometrii, iontovou mobilitu a MS/MS, umožňuje komplexní mapování lipidových změn.
Cílem bylo vyvinout a demonstrovat integrovaný pracovní postup 4D-Lipidomika se softwarem MetaboScape®, který přináší:
Pro analýzu lipidových extraktů byl použit systém UHPLC spojený s Bruker timsTOF Pro.
Synchronizované populace C. elegans (divoký typ a daf-2(e1370)) byly pěstovány na NGM, následně extrahovány organickou fází MTBE. Lipidy se rekonstituovaly v ACN/IPA/voda (65/30/5). Vzorky byly analyzovány jako tři biologické a tři technické replikáty v pozitivním i negativním režimu. Data byla zpracována T-ReX 4D: chromatografická a mobilitní kalibrace, detekce bucketů, přiřazení izotopů, aduktů a MS/MS spekter. CCS hodnoty byly extrahovány a porovnány s predikcemi CCSPredict a databází CCS Compendium.
Integrovaný 4D-Lipidomika workflow umožňuje rychlou a spolehlivou charakterizaci složitého lipidomu i v malých biologických vzorcích. Vysoká průchodnost PASEF v kombinaci s iontovou mobilitou a CCS poskytuje bezkonkurenční kvalitu dat, vhodných pro výzkum stárnutí, metabolických poruch a farmakologických zásahů.
Pracovní postup 4D-Lipidomika kombinovaný s MetaboScape® a timsTOF Pro poskytuje robustní platformu pro detailní analýzu lipidů v modelu C. elegans. Vysoká citlivost, šíře pokrytí a důvěryhodnost přiřazení lipidů otevírají nové možnosti ve studiu stárnutí, metabolických změn a dalších biomedicínských tématech.
[1] Castro C et al. Mol BioSyst 2013;9:1632–1642
[2] Witting M, Schmitt-Kopplin P. Arch Biochem Biophys 2016;589:27–37
[3] Witting M et al. J Chromatogr A 2014;1359:91–99
[4] Hänel V et al. Chem Phys Lipids 2019;222:15–22
[5] Meier F et al. J Proteome Res 2015;14:5378–5387
[6] Bruker LCMS-158 (2019)
[7] Matyash V et al. J Lipid Res 2008;49(5):1137–1146
[8] Fiehn Lab LipidBlast project
[9] Kind T et al. Nature Methods 2013;10:755–758
[10] Kind T et al. Anal Chem 2014;86(22):11024–11027
[11] Ma Y et al. J Cheminformatics 2015;7:53
[12] Tsugawa H et al. Nature Methods 2015;12:523–526
[13] Zhou Z et al. Anal Chem 2017;89(17):9559–9566
[14] Picache JA et al. Chem Sci 2019;10:983
Iontová mobilita, LC/TOF, LC/HRMS, LC/MS, LC/MS/MS
ZaměřeníLipidomika
VýrobceBruker
Souhrn
Význam tématu
Analýza lipidů hraje klíčovou roli v pochopení biologických procesů spojených se stárnutím a metabolickou regulací. Caenorhabditis elegans je v laboratorním výzkumu oblíbený modelový organismus díky své genetické manipulovatelnosti a krátké generaci. Mutace daf-2, ovlivňující receptor podobný IGF-1, dramaticky prodlužuje životnost červů a mění jejich lipidom. Systémová 4D-Lipidomika, zahrnující chromatografii, vysokorozlišenou hmotnostní spektrometrii, iontovou mobilitu a MS/MS, umožňuje komplexní mapování lipidových změn.
Cíle a přehled studie / článku
Cílem bylo vyvinout a demonstrovat integrovaný pracovní postup 4D-Lipidomika se softwarem MetaboScape®, který přináší:
- Vysokou pokrytí lipidového profilu C. elegans (divoký typ vs. daf-2).
- Rychlé a spolehlivé přiřazení lipidů kombinací PASEF MS/MS a CCS dat.
- Statistickou analýzu k detekci klíčových rozdílů mezi skupinami.
Použitá instrumentace
Pro analýzu lipidových extraktů byl použit systém UHPLC spojený s Bruker timsTOF Pro.
- Ionizační zdroj: Apollo II ESI (pozitivní režim 4500 V, negativní 4200 V).
- Kolona: Bruker intensity C18 (100×2,1 mm, 1,9 µm), teplota 55 °C.
- Mobilní fáze: A (ACN/H2O 60:40, 10 mM NH4-formiát, 0,1 % FA), B (IPA/ACN 90:10, 10 mM NH4-formiát, 0,1 % FA).
- Metoda: PASEF (100–1500 m/z), paralelní akumulace se sériovou fragmentací.
- Software: MetaboScape® 5.0 s moduly T-ReX 4D a CCSPredict.
Použitá metodika
Synchronizované populace C. elegans (divoký typ a daf-2(e1370)) byly pěstovány na NGM, následně extrahovány organickou fází MTBE. Lipidy se rekonstituovaly v ACN/IPA/voda (65/30/5). Vzorky byly analyzovány jako tři biologické a tři technické replikáty v pozitivním i negativním režimu. Data byla zpracována T-ReX 4D: chromatografická a mobilitní kalibrace, detekce bucketů, přiřazení izotopů, aduktů a MS/MS spekter. CCS hodnoty byly extrahovány a porovnány s predikcemi CCSPredict a databází CCS Compendium.
Hlavní výsledky a diskuse
- V merged sadě pozitivních a negativních dat bylo identifikováno 1358 lipidů.
- PCA prokázala jasné oddělení divokého typu a daf-2 mutantů; jedním z klíčových lipidů byl PC 40:10 obsahující dvě C20:5 mastné kyseliny.
- MS/MS PASEF spektra poskytla charakteristické fragmenty hlaviček i vedlejších ztrát, potvrzující skladbu lipidů.
- CCS hodnoty byly vysoce reprodukovatelné (průměrná odchylka 0,23 %) a shodné s databázovými hodnotami (průměrná odchylka <1 %).
Přínosy a praktické využití metody
Integrovaný 4D-Lipidomika workflow umožňuje rychlou a spolehlivou charakterizaci složitého lipidomu i v malých biologických vzorcích. Vysoká průchodnost PASEF v kombinaci s iontovou mobilitou a CCS poskytuje bezkonkurenční kvalitu dat, vhodných pro výzkum stárnutí, metabolických poruch a farmakologických zásahů.
Budoucí trendy a možnosti využití
- Rozšíření CCS databází a zdokonalování strojového učení pro predikci strukturově specifických CCS hodnot.
- Automatizace a standardizace 4D-Lipidomiky pro klinické a průmyslové aplikace.
- Integrace lipidomických dat s proteomikou a metabolomikou pro system biology přístupy.
Závěr
Pracovní postup 4D-Lipidomika kombinovaný s MetaboScape® a timsTOF Pro poskytuje robustní platformu pro detailní analýzu lipidů v modelu C. elegans. Vysoká citlivost, šíře pokrytí a důvěryhodnost přiřazení lipidů otevírají nové možnosti ve studiu stárnutí, metabolických změn a dalších biomedicínských tématech.
Reference
[1] Castro C et al. Mol BioSyst 2013;9:1632–1642
[2] Witting M, Schmitt-Kopplin P. Arch Biochem Biophys 2016;589:27–37
[3] Witting M et al. J Chromatogr A 2014;1359:91–99
[4] Hänel V et al. Chem Phys Lipids 2019;222:15–22
[5] Meier F et al. J Proteome Res 2015;14:5378–5387
[6] Bruker LCMS-158 (2019)
[7] Matyash V et al. J Lipid Res 2008;49(5):1137–1146
[8] Fiehn Lab LipidBlast project
[9] Kind T et al. Nature Methods 2013;10:755–758
[10] Kind T et al. Anal Chem 2014;86(22):11024–11027
[11] Ma Y et al. J Cheminformatics 2015;7:53
[12] Tsugawa H et al. Nature Methods 2015;12:523–526
[13] Zhou Z et al. Anal Chem 2017;89(17):9559–9566
[14] Picache JA et al. Chem Sci 2019;10:983
Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.
Podobná PDF
4D-Lipidomics™ workflow for increased throughput
2021|Bruker|Aplikace
4D-Lipidomics™ workflow for increased throughput Lipid profiling from complex lipid extracts can be a challenging and time consuming task. The high complexity of samples and co-elution of isobaric or isomeric compounds complicate the confident annotation of lipids. The presented 4D-Lipidomics…
Klíčová slova
ccs, ccsannotation, annotationlipid, lipidannotations, annotationslipids, lipidstimstof, timstofaware, awarebased, basedcoverage, coveragevalues, valuescan, candeep, deepmobility, mobilityrule, ruleannotated
Using Parallel Accumulation Serial Fragmentation (PASEF) to speed up untargeted 4D lipidomics LC-MS/MS workflows
2019|Bruker|Aplikace
Using Parallel Accumulation Serial Fragmentation (PASEF) to speed up untargeted 4D lipidomics LC-MS/MS workflows The search for new and validated biomarkers is of particular interest in clinical areas like oncology [1, 2] or neurology [3]. As lipids play an important…
Klíčová slova
pasef, pasefintensity, intensitybruker, brukermobility, mobilityccspredict, ccspredicttimstof, timstoflipids, lipidslipid, lipidelute, elutespiked, spikedwere, wereuhplc, uhplcapproach, approachfeaturing, featuringpro
CCS-aware SpatialOMx® enables highly confident and automatic lipid annotations with regiospecific context
2021|Bruker|Aplikace
Intensity (arb. unit) 132% 0% 100% PS 38:1 m/z 816.5747 ± 0.0122 1/K0 1.433 ± 0.01 Intensity (arb. unit) Mobility [1/K0] 136% 0% 100% PE 20:1_22:6 m/z 816.5517 ± 0.0122 1/K0 1.404 ± 0.01 m/z 1 mm CCS-aware SpatialOMx® enables…
Klíčová slova
ccs, ccsmaldi, maldispatialomx, spatialomximaging, imagingaware, awareannotation, annotationmobility, mobilitytims, timsannotated, annotatedannotations, annotationspasef, pasefbucket, bucketlipid, lipidsegmentation, segmentationlipids
Incorporating CCS values to enable 4-dimensional annotation of metabolic features
2020|Bruker|Aplikace
Incorporating CCS values to enable 4-dimensional annotation of metabolic features Reliable annotation of metabolites for LC-MS/MS based data requires the adept combination of many parameters. To extend our parameter portfolio we analyzed trapped ion mobility spectrometry (TIMS) data. Introduction Experimental…
Klíčová slova
ccs, ccsbremen, bremennovamt, novamtperth, perthvalues, valuescaffeine, caffeinetheobromine, theobromineannotation, annotationbruker, brukerpositive, positiveparaxanthine, paraxanthineurine, urinenegative, negativetimstof, timstofcentrifugated