MRMS aXelerate for targeted metabolomics profiling of myxobacterial extracts
Aplikace | 2020 | BrukerInstrumentace
Myxobakteriální sekundární metabolity představují zdroj biologicky aktivních látek s širokým potenciálem v oblasti farmacie, biotechnologií i ekologického výzkumu. Analýza těchto komplexních extraktů vyžaduje vysokou citlivost, rozlišení a propustnost, aby bylo možné rychle a spolehlivě odhalit známé i nové přírodní produkty.
Cílem studie je představit workflow MRMS aXelerate využívající analýzu pomocí flow injection analýzy na magnetickém rezonančním hmotnostním spektrometru (FIA-MRMS) pro cílené zpracování myxobakteriálních extraktů v rámci netargetovaného metabolomického přístupu. Studie rovněž porovnává kultivační podmínky (tekutá kultura vs. agarové plató) a ukazuje, jak lze pomocí statistické analýzy PCA vyhodnotit variace v produkci sekundárních metabolitů.
Myxococcus xanthus DK1622 byl kultivován v biologických triplikátech v tekutém médiu i na agarových platéch. Buňky byly lyofilizovány a extrahovány metanolem; blank vzorky představovalo extrahované médium. Všechny extrakty byly před měřením ředěny 1:200 a měřeny ve dvojích technických replikátech.
Workflow FIA-MRMS umožnil snížení doby analýzy z ~21 min (LC-MS) na pouhých 1,5 min, což významně zvyšuje propustnost screeningových studií. Díky ultra vysokému rozlišení (>400 000) a hmotnostní přesnosti pod 1 ppm se podařilo detekovat slabě exprimovaný Myxovirescin H, který standardním LC-MS zůstal skrytý. Komplexita spekter byla redukována z 4786 na 295 významných signálů po automatické subtrakci blanku a anotaci dle databází (MetaboBASE, LMSD, Myxobase). PCA jasně oddělila vzorky tekuté kultury, agarových plat a blanků a pomohla identifikovat podmínky optimální pro produkci jednotlivých metabolitů (Myxovirescin A, Myxalamid A, Cittilin A, DKxanthene-534).
Workflow MRMS aXelerate přináší:
Očekává se integrace pokročilých AI nástrojů pro anotaci neznámých signálů, rozšíření databází o nové mz směry a fragmentační vzorky, implementace online platformy pro real-time vizualizaci výsledků a automatické rozhodovací algoritmy pro volbu optimálních kultivačních podmínek a čištění extraktů.
MRMS aXelerate představuje inovativní přístup k cílené netargetované metabolomice myxobakteriálních extraktů. Kombinace vysokého rozlišení, citlivosti a krátkých dob měření s robustními nástroji pro zpracování dat umožňuje efektivní identifikaci sekundárních metabolitů a podporuje výzkum nových přírodních látek.
LC/TOF, LC/HRMS, LC/MS, LC/MS/MS, LC/Ultra-HRMS
ZaměřeníMetabolomika
VýrobceThermo Fisher Scientific, Bruker
Souhrn
Význam tématu
Myxobakteriální sekundární metabolity představují zdroj biologicky aktivních látek s širokým potenciálem v oblasti farmacie, biotechnologií i ekologického výzkumu. Analýza těchto komplexních extraktů vyžaduje vysokou citlivost, rozlišení a propustnost, aby bylo možné rychle a spolehlivě odhalit známé i nové přírodní produkty.
Cíle a přehled studie / článku
Cílem studie je představit workflow MRMS aXelerate využívající analýzu pomocí flow injection analýzy na magnetickém rezonančním hmotnostním spektrometru (FIA-MRMS) pro cílené zpracování myxobakteriálních extraktů v rámci netargetovaného metabolomického přístupu. Studie rovněž porovnává kultivační podmínky (tekutá kultura vs. agarové plató) a ukazuje, jak lze pomocí statistické analýzy PCA vyhodnotit variace v produkci sekundárních metabolitů.
Použitá metodika a instrumentace
Myxococcus xanthus DK1622 byl kultivován v biologických triplikátech v tekutém médiu i na agarových platéch. Buňky byly lyofilizovány a extrahovány metanolem; blank vzorky představovalo extrahované médium. Všechny extrakty byly před měřením ředěny 1:200 a měřeny ve dvojích technických replikátech.
Použitá instrumentace
- Bruker scimaX MRMS se zdrojem ESI v kladném režimu, detekce fází s vysokým rozlišením (650 000 @ m/z 400), magnetická smyčka, rozsah m/z 107–3000, akumulace iontů 20 ms, 28 skenů za 1,5 min.
- Bruker Elute UHPLC s rozhraním ESI pro referenční UHPLC-UHR-Q-TOF měření.
- Ultimate 3000 RSLC (Dionex) spojený s maXis 4G UHR-Q-TOF (Bruker Daltonics), kolona C18 (100×2,1 mm, 1,7 µm), gradient 5–95 % acetonitril/voda, runtime 21 min.
- Software MetaboScape 4.0 pro detekci, blank subtrakci, anotaci a PCA.
Hlavní výsledky a diskuse
Workflow FIA-MRMS umožnil snížení doby analýzy z ~21 min (LC-MS) na pouhých 1,5 min, což významně zvyšuje propustnost screeningových studií. Díky ultra vysokému rozlišení (>400 000) a hmotnostní přesnosti pod 1 ppm se podařilo detekovat slabě exprimovaný Myxovirescin H, který standardním LC-MS zůstal skrytý. Komplexita spekter byla redukována z 4786 na 295 významných signálů po automatické subtrakci blanku a anotaci dle databází (MetaboBASE, LMSD, Myxobase). PCA jasně oddělila vzorky tekuté kultury, agarových plat a blanků a pomohla identifikovat podmínky optimální pro produkci jednotlivých metabolitů (Myxovirescin A, Myxalamid A, Cittilin A, DKxanthene-534).
Přínosy a praktické využití metody
Workflow MRMS aXelerate přináší:
- Vysokou citlivost a ultra vysoké rozlišení pro detekci nízkokoncentrovaných metabolitů.
- Výrazné zkrácení doby měření (1,5 min vs. 21 min) pro vysokopropustné screeningy.
- Automatizovanou redukci dat, blank subtrakci a rychlou anotaci s přednastavenými i vlastně vytvářenými knihovnami.
- Možnost statistické evaluace (PCA) pro porovnání kultivačních systémů a rychlé rozhodování o prioritách při sběru vzorků.
Budoucí trendy a možnosti využití
Očekává se integrace pokročilých AI nástrojů pro anotaci neznámých signálů, rozšíření databází o nové mz směry a fragmentační vzorky, implementace online platformy pro real-time vizualizaci výsledků a automatické rozhodovací algoritmy pro volbu optimálních kultivačních podmínek a čištění extraktů.
Závěr
MRMS aXelerate představuje inovativní přístup k cílené netargetované metabolomice myxobakteriálních extraktů. Kombinace vysokého rozlišení, citlivosti a krátkých dob měření s robustními nástroji pro zpracování dat umožňuje efektivní identifikaci sekundárních metabolitů a podporuje výzkum nových přírodních látek.
Reference
- Krug D., Müller R. Secondary metabolomics… Nat. Prod. Rep. 2014;31:768–783.
- Hoffmann T. a kol. Correlating chemical diversity… Nat. Commun. 2018;9:803.
- Barsch A. a kol. Challenges in Metabolomics… Bruker Application Note 2010.
- Wenzel S.C., Müller R. Myxobacteria – microbial factories… Mol. Biosyst. 2009;5:567–574.
- Hug J.J. a kol. Concepts and Methods to Access Novel Antibiotics… Antibiotics 2018;7:44.
- Krug D. a kol. Analysis of secondary metabolites… Bruker Application Note 2007.
- Fahy E. a kol. Update of the LIPID MAPS… J. Lipid Res. 2009;50 Suppl:S9–14.
Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.
Podobná PDF
Bruker MRMS Applications Handbook
2020|Bruker|Příručky
MRMS Applications Handbook Cutting-Edge Research in MALDI Imaging, Metabolomics/Phenomics, Native MS and Petroleomics Innovation with Integrity MRMS Dear Mass Spec Customer, Thank you for your interest in Bruker's scimaX® and solariX-series instruments. Powered by MRMS (Magnetic Resonance Mass Spectrometry), this…
Klíčová slova
maldi, maldiimaging, imagingmrms, mrmsbruker, brukermass, masssolarix, solarixmolecular, molecularwere, werespectrometry, spectrometrytissue, tissuedaltonics, daltonicsreserves, reservescontinually, continuallymetabolites, metabolitesicr
MRMS aXelerate – rapidly detected micropollutants and plant response metabolites in poplar leaves
2018|Bruker|Aplikace
MRMS aXelerate – rapidly detected micropollutants and plant response metabolites in poplar leaves MRMS aXelerate is demonstrated to be a new and powerful workflow to rapidly profile plant extracts in a context of environmental pollution. This technique enables increased sample…
Klíčová slova
plant, plantmicropollutants, micropollutantsmetabolites, metabolitesplanted, plantedaxelerate, axeleratepoplar, poplarmrms, mrmspond, pondintensity, intensitywetland, wetlandannotation, annotationesi, esiseveral, severalisotopic, isotopicannotations
Magnetic Resonance Mass Spectrometry (MRMS) discriminates yeast mutants through metabolomics
2021|Bruker|Aplikace
Magnetic Resonance Mass Spectrometry (MRMS) discriminates yeast mutants through metabolomics An untargeted metabolomics approach based on the MRMS aXelerate® workflow was employed to examine changes in methylglyoxal catabolism using Saccharomyces cerevisiae as a model system. This approach allowed for subtle…
Klíčová slova
methylglyoxal, methylglyoxalglyoxalase, glyoxalasemrms, mrmsglutathione, glutathionemutants, mutantsphenotypically, phenotypicallystrains, strainsmetabolomics, metabolomicsgene, genecerevisiae, cerevisiaesaccharomyces, saccharomycesmass, masswere, werepathway, pathwayuntargeted
Elucidation of metabolic changes in HFD-ApoE–/– model by SP6 peptide: A flow injection analysis magnetic resonance mass spectrometry (FIA-MRMS) study
2021|Bruker|Aplikace
Elucidation of metabolic changes in HFD-ApoE–/– model by SP6 peptide: A flow injection analysis magnetic resonance mass spectrometry (FIA-MRMS) study Natural peptides have emerged as an attractive option for the treatment of cardiovascular diseases. A novel peptide from Spirulina Platensis…
Klíčová slova
glycerophosphocholines, glycerophosphocholinesmrms, mrmssphingomyelins, sphingomyelinsvip, vipapoe, apoeatherosclerotic, atheroscleroticfia, fiatricarboxylic, tricarboxylicdiet, dietmetaboscape, metaboscapemetabolites, metabolitesglycerophospholipids, glycerophospholipidsscores, scorestreated, treatedarylsulfates