LCMS
Další informace
WebinářeO násKontaktujte násPodmínky užití
LabRulez s.r.o. Všechna práva vyhrazena. Obsah dostupný pod licencí CC BY-SA 4.0 Uveďte původ-Zachovejte licenci.

Enzyme Histochemistry Using Mass Spectrometry Imaging

Aplikace | 2021 | ShimadzuInstrumentace
MS Imaging, LC/TOF, LC/HRMS, LC/MS, LC/MS/MS, DART
Zaměření
Klinická analýza
Výrobce
Shimadzu

Souhrn

Význam tématu


Enzymová histochemie umožňuje lokalizovat a kvantifikovat aktivní enzymy v tkáňových řezech, což je klíčové pro porozumění biochemickým dějům v mozku, orgánech či modelech organismů. Tradiční metody vyžadují barvicí kroky, které omezují možnost simultánního zobrazení více aktivit a kvantitativní analýzu. Implementace zobrazování hmotnostní spektrometrií (MSI) nabízí přímou detekci produktů enzymatických reakcí s vysokým prostorovým rozlišením a potenciálem pro semikvantitativní vyhodnocení.

Cíle a přehled studie


Cílem studie bylo nahradit sekundární reakci barevného vývoje přímým zobrazením produktů enzymatických reakcí pomocí MSI. Výzkum demonstroval lokalizaci aktivity acetylcholinesterázy (AChE) v řezech mozku myši a celých tělech Drosophila melanogaster za použití deuterovaného substrátu acetylcholin-d9.

Použitá metodika


Substrát acetylcholin-d9 byl manuálně nanesen na tkáňové řezy vzdušným štětcem. Enzymatická reakce probíhala 5 minut, po níž byla detekována přeměna na choline-d9. Standardizace využila korekci iontizační účinnosti obou molekul. Reakce byla ukončena aplikací matricové vrstvy α-cyano-4-hydroxycinnamové kyseliny (α-CHCA) dvoufázovou technikou parní depozice a následným ručním postřikem.

Použitá instrumentace

  • Imaging mass microscope iMScope™ QT pro snímání MSI s prostorovým rozlišením 5–10 μm
  • Matrix vapor deposition system iMLayer™ pro parní depozici matricové vrstvy
  • Software IMAGEREVEAL™ MS pro vyhodnocení zobrazovacích dat
  • Vzdušný štětec (airbrush) pro nanášení substrátu

Hlavní výsledky a diskuse

  • Substrát acetylcholin-d9 byl zcela přeměněn na choline-d9 během 5 minut, což potvrzuje krátký reakční čas vhodný pro aplikaci v MSI.
  • MSI obrazy odhalily vysokou aktivitu AChE v corpus striatum, hippocampu a hypothalamu myšího mozku, přičemž v corpus callosum a cerebellárním kortexu byla aktivita nízká.
  • Pomocí inhibitorů iso-OMPA a galantaminu se podařilo rozlišit aktivity butyrylcholinesterázy (BuChE) a AChE, čímž se potvrdila specifičnost detekce.
  • Metoda byla úspěšně rozšířena na celá těla Drosophila, kde se ukázala vysoká aktivita cholinesteráz v mozku a v thorakoabdominální oblasti.

Přínosy a praktické využití metody

  • Přímá detekce primárních produktů enzymatické reakce eliminuje potřebu sekundárních barevných reakcí.
  • Metoda umožňuje semikvantitativní vyhodnocení enzymové aktivity v závislosti na úpravě substrátu a prostorovém rozlišení.
  • Aplikovatelnost na různé modelové organismy a typy enzymů otevírá nové možnosti v neurochemii, patologii i farmakologii.

Budoucí trendy a možnosti využití

  • Rozšíření na další třídy enzymů, například transferázy či různé hydrolázy.
  • Integrace kvantitativních standardů a automatizovaných postupů nanášení substrátů.
  • Vývoj metod pro simultánní zobrazení více enzymatických aktivit v jednom řezu.

Závěr


Metoda enzymové histochemie založená na MSI nabízí rychlou, specifickou a prostorově přesnou techniku pro vizualizaci a semikvantitativní analýzu enzymatické aktivity. Studie prokázala její využitelnost v mozkových řezech myši i na celých částech Drosophila, přičemž eliminovala limity konvenčních barevných reakcí a umožnila rozlišení aktivit AChE a BuChE.

Reference

  1. Takamatsu H. Histochemische Untersuchungen der Phosphatase und deren Verteilung in verschiedenen Organen und Geweben. Trans Soc Pathol Jpn. 29:429 (1939).
  2. Gomori G. Microtechnical demonstration of phosphatase in tissue sections. Proc Soc Exp Biol Med. 42:23 (1939).
  3. Takeo E, Fukusaki E, Shimma S. A mass spectrometric enzyme histochemistry method developed for visualizing in situ cholinesterase activity in Mus musculus and Drosophila melanogaster. Anal Chem. 92:12379 (2020).
  4. Shimma S et al. Alternative two-step matrix application method for imaging mass spectrometry to avoid tissue shrinkage and improve ionization efficiency. J Mass Spectrom. 48:1285 (2013).
  5. Toutant JP. Insect acetylcholinesterase: catalytic properties, tissue distribution and molecular forms. Prog Neurobiol. 32:423 (1989).
  6. Chadwick LE. Actions on Insects and Other Invertebrates. In Cholinesterases and Anticholinesterase Agents, Koelle GB, Ed. Springer Berlin Heidelberg; 741–798 (1963).
  7. Zador E. Tissue specific expression of the acetylcholinesterase gene in Drosophila melanogaster. Mol Gen Genet. 218:487 (1989).

Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.

PDF verze ke stažení a čtení
 

Podobná PDF

Toggle
Visualization of Glutamate Decarboxylase Activity Localization in Germinated Legume Seeds with the iMScope™ QT
Application Note No. 80 Visualization of Glutamate Decarboxylase Activity Localization in Germinated Legume Seeds with the iMScope™ QT Soichiro Ikuta1, Naho Shinohara1, Kaoru Nakagawa, Takushi Yamamoto, Eiichiro Fukusaki1, 2, 3 and Shuichi Shimma1, 2, 3 Life Science GAD O HO…
Klíčová slova
gad, gadactivity, activitygaba, gabaseeds, seedssoybean, soybeanenzyme, enzymehypocotyl, hypocotyllocalization, localizationgerminated, germinatedimaging, imagingglutamate, glutamatedecarboxylase, decarboxylasegermination, germinationcotyledon, cotyledonroot
Visualization of Phospholipids and Glucose in Rice Koji Using Microscopic Mass Spectrometry Imaging
Application Note No. 64 Visualization of Phospholipids and Glucose in Rice Koji Using Microscopic Mass Spectrometry Imaging Shuichi Shimma *1, 2, Yoshihiro Tamada *3, Adinda Putri Wisman *1, Shuji Hirohata *3, Katsuya Gomi *4 Eiichiro Fukusaki *1, 2 Keywords: Rice…
Klíčová slova
koji, kojirice, ricehazekomi, hazekomiglucose, glucosegus, gusdistribution, distributionvisualization, visualizationmicroscopic, microscopicphospholipids, phospholipidsimaging, imagingmycelia, mycelianishiki, nishikisteamed, steamedobservation, observationmsi
Metabolites Analysis in Mouse Brain Using the Image Analysis Function of IMAGEREVEAL MS
Application Note No. 99 Metabolites Analysis in Mouse Brain Using the Image Analysis Function of IMAGEREVEALTM MS Shuichi Shimma1, 2, 3, Yumi Saito1, Takushi Yamamoto4, Kaoru Nakagawa4, Shinichi Yamaguchi4, Yumi Unno4 Life Science Life Science  Abstract 1. Introduction In…
Klíčová slova
umap, umapimage, imagemsi, msibrain, brainpeaks, peakssegmentation, segmentationsne, snemaldi, maldimass, masscharacteristic, characteristicsegments, segmentssimilar, similardistributions, distributionsdimensionality, dimensionalitydistribution
Visualization of GABA in Brain of Adult Drosophila Melanogaster by Mass Spectrometry Imaging
LAAN-C-XX-E037 Application Note No. 55 Visualization of GABA in Brain of Adult Drosophila Melanogaster by Mass Spectrometry Imaging Yosuke Enomoto *1, Masamitsu Yamaguchi *2, Eiichiro Fukusaki *1, Shuichi Shimma *1{ Life Science Life Science 1. Introduction The Drosophila melanogaster (hereinafter,…
Klíčová slova
gaba, gabadrosophila, drosophilaadult, adultbrain, braincryofilm, cryofilmdpp, dppderivatization, derivatizationhead, headtissue, tissuevisualization, visualizationmsi, msimaldi, maldiroll, rollsections, sectionsmelanogaster
Další projekty
GCMS
ICPMS
Sledujte nás
Další informace
WebinářeO násKontaktujte násPodmínky užití
LabRulez s.r.o. Všechna práva vyhrazena. Obsah dostupný pod licencí CC BY-SA 4.0 Uveďte původ-Zachovejte licenci.