Multi-omics Analysis Using Next-Generation Sequencer and Mass Spectrometer in Longevity Research
Aplikace | 2024 | ShimadzuInstrumentace
Demografické stárnutí populace a rostoucí nároky na zdravotní a sociální péči kladou důraz na prodloužení zdravé délky života. Modelový organismus Drosophila melanogaster umožňuje rychle a účinně zkoumat molekulární mechanismy dlouhověkosti a zdravého stárnutí.
Cílem práce bylo porovnat dlouhověké mutanty mouchy s divokým typem napříč genomem, transkriptomem, proteomem a metabolomem. K tomu využili nanopórové sekvencování GridION, LCMS-9050 s Nexera Mikros a GCMS-TQ8040 NX a integrovali data do Multi-omics Analysis Package pro projekci na metabolické mapy.
Vzorky divokého typu a dlouhověkých mutant (n=2+2) po osmi backkrossech. Extrakce DNA a RNA standardními kity, sekvenování na GridION (R10.4.1 pro DNA, R9.4.1 pro cDNA). Proteomika S-Trap digestí a DDA na LCMS-9050 s Nexera Mikros, analýza v PEAKS Studio XPro. Metabolomika MRM metodou na GCMS-TQ8040 NX se Smart Metabolites Database verze 2.
Genom odhalil přibližně 830000 SNV/Indel a 40000 strukturálních variant. Transkriptomík detekoval 5920 lokus, z toho 185 významných. Proteomika identifikovala 944 proteinů (162 pouze u divokého typu, 126 pouze u dlouhověkých, 656 společných) a po ANOVA vyšlo 28 statisticky významných. Metabolomika zachytila kolem 300 sloučenin. Integrace odhalila akumulaci homocysteinu a pokles 2-aminoadipové kyseliny v dlouhověké formě, potlačení tryptofanového metabolického toku a vkládání mutace v genu Vermillion potvrzené v DNA i RNA.
Metoda výrazně zkracuje dobu analýzy – redukce počtu proměnných a integrace sekvenčních a hmotnostních dat vede ke zkrácení z dní na hodiny. Umožňuje identifikovat biomarkery zdravého stárnutí, optimalizovat screeningové postupy a zvýšit výkonnost laboratorních procesů.
Očekává se rozšíření proteomických analýz v režimu DIA, rozvoj rozsáhlejších metabolických knihoven, nasazení strojového učení pro vzorovou identifikaci, automatizace workflow a aplikace na klinické a další modelové organismy.
Kombinace nanopórového sekvencování a hmotnostní spektrometrie v rámci multi-omics přístupu poskytuje efektivní nástroj pro studium dlouhověkosti. Integrovaná analýza genomu, transkriptomu, proteomu a metabolomu odhalila klíčové rozdíly a mechanismy, které mohou napomoci prodloužení zdravé délky života.
1) United Nations World Population Prospects 2022
2) Ministerstvo zdravotnictví Japonska Summary of the Annual Vital Statistics Report 2022
3) Nikkei Online článek Is 120 the upper limit of longevity supercentenarian world
4) PROTIFI Protocols Handbook
5) UniProt Proteomes Drosophila melanogaster Fruit fly
6) UniProt RSSA_DROME 40S ribosomal protein SA
7) DIAMOND online článek What is high homocysteine that causes Alzheimers and major diseases
8) David R Sell 2-aminoadipic acid as a marker of protein carbonyl oxidation in aging human skin
GC/MSD, GC/MS/MS, GC/QQQ, LC/HRMS, LC/MS, LC/MS/MS, LC/TOF
ZaměřeníKlinická analýza, Metabolomika
VýrobceShimadzu
Souhrn
Význam tématu
Demografické stárnutí populace a rostoucí nároky na zdravotní a sociální péči kladou důraz na prodloužení zdravé délky života. Modelový organismus Drosophila melanogaster umožňuje rychle a účinně zkoumat molekulární mechanismy dlouhověkosti a zdravého stárnutí.
Cíle a přehled studie / článku
Cílem práce bylo porovnat dlouhověké mutanty mouchy s divokým typem napříč genomem, transkriptomem, proteomem a metabolomem. K tomu využili nanopórové sekvencování GridION, LCMS-9050 s Nexera Mikros a GCMS-TQ8040 NX a integrovali data do Multi-omics Analysis Package pro projekci na metabolické mapy.
Použitá metodika a instrumentace
Vzorky divokého typu a dlouhověkých mutant (n=2+2) po osmi backkrossech. Extrakce DNA a RNA standardními kity, sekvenování na GridION (R10.4.1 pro DNA, R9.4.1 pro cDNA). Proteomika S-Trap digestí a DDA na LCMS-9050 s Nexera Mikros, analýza v PEAKS Studio XPro. Metabolomika MRM metodou na GCMS-TQ8040 NX se Smart Metabolites Database verze 2.
Hlavní výsledky a diskuse
Genom odhalil přibližně 830000 SNV/Indel a 40000 strukturálních variant. Transkriptomík detekoval 5920 lokus, z toho 185 významných. Proteomika identifikovala 944 proteinů (162 pouze u divokého typu, 126 pouze u dlouhověkých, 656 společných) a po ANOVA vyšlo 28 statisticky významných. Metabolomika zachytila kolem 300 sloučenin. Integrace odhalila akumulaci homocysteinu a pokles 2-aminoadipové kyseliny v dlouhověké formě, potlačení tryptofanového metabolického toku a vkládání mutace v genu Vermillion potvrzené v DNA i RNA.
Přínosy a praktické využití metody
Metoda výrazně zkracuje dobu analýzy – redukce počtu proměnných a integrace sekvenčních a hmotnostních dat vede ke zkrácení z dní na hodiny. Umožňuje identifikovat biomarkery zdravého stárnutí, optimalizovat screeningové postupy a zvýšit výkonnost laboratorních procesů.
Budoucí trendy a možnosti využití
Očekává se rozšíření proteomických analýz v režimu DIA, rozvoj rozsáhlejších metabolických knihoven, nasazení strojového učení pro vzorovou identifikaci, automatizace workflow a aplikace na klinické a další modelové organismy.
Závěr
Kombinace nanopórového sekvencování a hmotnostní spektrometrie v rámci multi-omics přístupu poskytuje efektivní nástroj pro studium dlouhověkosti. Integrovaná analýza genomu, transkriptomu, proteomu a metabolomu odhalila klíčové rozdíly a mechanismy, které mohou napomoci prodloužení zdravé délky života.
Reference
1) United Nations World Population Prospects 2022
2) Ministerstvo zdravotnictví Japonska Summary of the Annual Vital Statistics Report 2022
3) Nikkei Online článek Is 120 the upper limit of longevity supercentenarian world
4) PROTIFI Protocols Handbook
5) UniProt Proteomes Drosophila melanogaster Fruit fly
6) UniProt RSSA_DROME 40S ribosomal protein SA
7) DIAMOND online článek What is high homocysteine that causes Alzheimers and major diseases
8) David R Sell 2-aminoadipic acid as a marker of protein carbonyl oxidation in aging human skin
Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.
Podobná PDF
Metabolomic differential analysis of gene-mutated Drosophila using LC/MS and GC/MS
2023|Shimadzu|Aplikace
LC-MS LCMS-8060NX GC-MS GCMS-TQ™8040 NX Application News Metabolomic differential analysis of gene-mutated Drosophila using LC/MS and GC/MS Dr. M. Miura*1, Dr. S. Kashio*1, E. Shimbo*2, Y. Yamada*2, Y. Nakagawa*2 *1 Genetics laboratory, Tokyo University, *2 Shimadzu Corporation User Benefits …
Klíčová slova
wild, wildmutant, mutantdrosophila, drosophilamutated, mutatedomics, omicsgenetically, geneticallyprincipal, principalmutations, mutationsanalysis, analysiscomponent, componentpackage, packagemulti, multidominant, dominantgenetic, geneticmetabolites
Metabolic Pathway Analysis Solutions
2024|Shimadzu|Brožury a specifikace
C10G-E103 Metabolic Pathway Analysis Solutions Metabolic Pathway Metabolic pathways are the chain of chemical and enzymatic reactions that occur within a cell in living organisms to support their life. They are a series of reaction pathways that include intermediates from…
Klíčová slova
day, daymetabolic, metabolicculture, culturepathway, pathwaypackage, packagemetabolites, metabolitesmutant, mutantsystem, systemhomocysteine, homocysteineflies, fliesmedium, mediummeasurement, measurementmetabolomics, metabolomicsmethionine, methioninewild
A Multi-omic Approach to Reveal the Effect of Low-level Gamma Radiation on Rice Seeds
2016|Agilent Technologies|Aplikace
A Multi-omic Approach to Reveal the Effect of Low-level Gamma Radiation on Rice Seeds Application Note Authors Abstract Hayashi, G1., Shibato, J2,3., Kubo, 4 5 This Application Note describes the workflow for identifying the stress-related 6 A ., Imanaka, T…
Klíčová slova
genes, genesexpression, expressiongene, genepathway, pathwayentities, entitiesrice, riceseeds, seedsmetabolism, metabolismfatty, fattysoil, soilradiation, radiationacid, acidanalysis, analysiscorrelation, correlationmetabolites
Integrated Transcriptomics and Metabolomics Study of Retinoblastoma Using Agilent Microarrays and LC/MS/GC/MS Platforms
2015|Agilent Technologies|Aplikace
Integrated Transcriptomics and Metabolomics Study of Retinoblastoma Using Agilent Microarrays and LC/MS/GC/MS Platforms Application Note Authors Abstract Nilanjan Guha, Deepak S.A., This Application Note illustrates a multi-omics approach combining Syed Lateef, Seetaraman Gundimeda, transcriptomics and metabolomics to study molecular events…
Klíčová slova
mirna, mirnagene, geneexpression, expressionpathway, pathwayagilent, agilentmicroarray, microarrayomics, omicsmetabolomics, metabolomicstranscriptomics, transcriptomicsusing, usingentities, entitiesgenespring, genespringdata, datawere, weredifferential
