Metabolomics: High quality curated HRAM MSn spectral libraries and real time library search for the confident annotation of metabolites

Význam tématu

Spolehlivá anotace analytů je klíčová pro přeměnu nestrukturovaných metabolomických dat na smysluplné biologické poznatky. Vysoké rozlišení a přesná hmotnostní data získaná metodou HRAM MSn v kombinaci s okamžitým vyhledáváním ve spektrálních knihovnách umožňují cílené hluboké skenování specifických tříd látek, například flavonoidů, v komplexních vzorcích. Tím se zvyšuje pokrytí metabolomu a důvěryhodnost identifikací.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem studie bylo vytvořit vysoce kvalitní spektrální knihovnu autentických standardů flavonoidů a využít ji v reálném čase (Real Time Library Search) pro potvrzenou anotaci známých i dosud neznámých flavonoidů v extraktech čaje. Práce popisuje postup tvorby a kurace knihovny, její nasazení do systému Orbitrap IQ-X Tribrid a praktickou aplikaci na analýzu zeleného, černého a bylinného čaje.

Použitá metodika a instrumentace

Pro přípravu vzorků byly použity tři druhy čaje extrahované horkou vodou. Oddělování látek probíhalo na UHPLC systému Vanquish Horizon s C18+ kolonkou Accucore při gradientu formické kyseliny ve vodě a methanolu. Hromadné iontové spektrum a MSn data sbíral Orbitrap IQ-X Tribrid v cyklu AcquireX Deep Scan a RTLS (Met-IQ). Získaná spektra byla zpracována v softwaru Mass Frontier 8.0 a Compound Discoverer 3.3 a uložena do knihovny mzVault 2.3 pro okamžité hledání ve spektrální databázi.

Hlavní výsledky a diskuse

Nasazení RTLS vedlo k identifikaci téměř o sto více putativních flavonoidů v porovnání s přístupem bez RTLS. Celkem 591 sloučenin vybralo MS3 fragmentaci díky RTLS oproti 416 sloučeninám v případě konvenčního postupu. Tento výsledek potvrzuje schopnost workflow cíleně vyhledávat a hlouběji analyzovat látky určité třídy v komplexních biologických matricích.

Přínosy a praktické využití metody

Popisovaná metoda zvyšuje hloubku metabolomické analýzy pro vybrané třídy látek, zkracuje čas potřebný k anotaci a umožňuje laboratornímu provozu rychle rozšiřovat vlastní spektrální knihovny. Okamžité vyhledávání ve spektrální databázi a řízené získávání MSn dat zefektivňují identifikaci relevantních analytů.

Budoucí trendy a možnosti využití

Potenciál rozšíření na další skupiny metabolitů, nasazení umělé inteligence pro predikci fragmentačních vzorců a otevřené sdílení spektrálních databází podpoří širší uplatnění v metabolomice i v průmyslové kvalitativní a kvantitativní analýze. Optimalizace instrumentálních workflow a rozvoj nových automatizačních funkcí dále zvýší rychlost, selektivitu a reprodukovatelnost anotací.

Závěr

Kombinace vysoce kvalitní HRAM MSn spektrální knihovny s Real Time Library Search představuje efektivní přístup pro detailní a důvěryhodnou anotaci flavonoidů v komplexních biologických vzorcích. Tento workflow prohlubuje počet identifikovaných sloučenin a nabízí přímou cestu k adaptaci na další analytické úlohy včetně rozšíření spektrálních knihoven a inteligentního získávání dat.

Reference

• Deshpande R Amer B Hermanson D Bills B Jafari R Rafeie P Bird S Huhmer A High quality curated HRAM MSn spectral libraries and real time library search for the confident annotation of metabolites 2022