Discovery Metabolomics LC/MS Methods Optimized for Polar Metabolites
Aplikace | 2019 | Agilent TechnologiesInstrumentace
Metabolomika hraje klíčovou roli v porozumění biochemickým procesům v buňkách a organismech. Polarita mnoha endogenních metabolitů představuje výzvu pro chromatografickou separaci a spolehlivou identifikaci, zvláště u izomerů a sloučenin s podobnou hmotností. Přesné stanovení retence, vysoké rozlišení a citlivá detekce jsou proto zásadní pro nekonvenční objevování metabolitů a jejich kvantitativní sledování v široké škále vzorků.
Cílem studie bylo vyvinout a optimalizovat dvě vzájemně se doplňující hydrofobně-interakční chromatografické (HILIC) metody při vysokém pH a nízkém pH pro LC/Q-TOF hmotnostní spektrometr. Metody mají poskytovat široké pokrytí kategorií polárních metabolitů (vitaminy, aminokyseliny, cukry, fosfáty, organické kyseliny, nukleotidy a deriváty koenzymu A) a zároveň umožnit separaci biologicky relevantních izomerů. Robustnost přístupu byla ověřena analýzou kvasinkových extraktů během 25hodinového běhu.
Chromatografie:
Obě metody dosáhly baseline separace 15 párů biologicky významných izomerů (např. L-Leucin/L-Isoleucin, 2-PG/3-PG, IPP/DMAPP, G-1-P/G-6-P, ADP izomery). Mobilní fáze při nízkém pH zlepšila tvar vrcholu a citlivost u aminokyselin, vitaminů a polyaminů, zatímco vysoké pH podporovalo detekci organických kyselin, cukrů a koenzymů. Optimalizace AJS parametrů (sušící a plášťový plyn) vedla k nárůstu signálu pro většinu analyzovaných tříd metabolitů. Robustnost metody potvrdily opakované injekce kvasinkových extraktů: relativní rozptyl retence <1,1 % a intenzity signálu <15 %, průměrná absolutní chyba hmotnostního určení ≤1,6 ppm, RSD hmotnostní chyby ≤1,2 ppm během 50 běhů (25 h).
Optimalizovaný HILIC LC/Q-TOF přístup umožňuje:
Metodu lze rozšířit a vylepšit implementací rychlého přepínání polarity, integrací MS/MS databází pro potvrzení struktur, miniaturizací a automatizací přípravy vzorků, multiplexními analýzami a aplikací ve sledování metabolických drah (fluxomika) či klinické metabolomice.
Vyvinuté vysoké a nízké pH HILIC metody kombinované s přesnou LC/Q-TOF detekcí poskytují robustní, citlivý a vysoce selektivní nástroj pro komplexní analýzu polárních metabolitů, včetně separace izomerů a dlouhodobé stability měření.
1. Schrimpe-Rutledge A. C. a kol., J. Am. Soc. Mass Spectrom. 2015, 27(12):1897–1905.
2. Hsiao J. J. a kol., Anal. Chem. 2018, 90(15):9457–9464.
3. Hsiao J. J. a kol., LCGC Special Issues 2018, 36(6):30–35.
LC/TOF, LC/HRMS, LC/MS, LC/MS/MS
ZaměřeníMetabolomika
VýrobceAgilent Technologies
Souhrn
Význam tématu
Metabolomika hraje klíčovou roli v porozumění biochemickým procesům v buňkách a organismech. Polarita mnoha endogenních metabolitů představuje výzvu pro chromatografickou separaci a spolehlivou identifikaci, zvláště u izomerů a sloučenin s podobnou hmotností. Přesné stanovení retence, vysoké rozlišení a citlivá detekce jsou proto zásadní pro nekonvenční objevování metabolitů a jejich kvantitativní sledování v široké škále vzorků.
Cíle a přehled studie
Cílem studie bylo vyvinout a optimalizovat dvě vzájemně se doplňující hydrofobně-interakční chromatografické (HILIC) metody při vysokém pH a nízkém pH pro LC/Q-TOF hmotnostní spektrometr. Metody mají poskytovat široké pokrytí kategorií polárních metabolitů (vitaminy, aminokyseliny, cukry, fosfáty, organické kyseliny, nukleotidy a deriváty koenzymu A) a zároveň umožnit separaci biologicky relevantních izomerů. Robustnost přístupu byla ověřena analýzou kvasinkových extraktů během 25hodinového běhu.
Použitá metodika a instrumentace
Chromatografie:
- Kolona: Agilent InfinityLab Poroshell 120 HILIC-Z, 2,1×150 mm, 2,7 µm, PEEK-lined
- Mobilní fáze vysoké pH: 10 mM amonný acetát pH 9 s přídavkem deaktivátoru kovů (2,5 µM)
- Mobilní fáze nízké pH: 10 mM amonný formiát pH ~2,8 s 0,1 % kyseliny mravenčí
- Gradienty optimalizované pro pozitivní (vitaminy, aminokyseliny, polyaminy) a negativní (cukry, fosfáty, organické kyseliny, nukleotidy, CoA) ionizační režim
- Agilent 1290 Infinity II LC System s vysokorychlostním pumpovacím modulem, multisamplerem a multikolonovým termostatem
- Agilent 6545 LC/Q-TOF s AJS zdrojem: optimalizované teploty sušícího a plášťového plynu, tlaky a napětí
- Referenční hmotnostní kalibrace kontinuální infuzí
- 20 párů standardních izomerů a 45 reprezentativních metabolitů pro vývoj a ověření metod
- Kvasinkové extrakty pro posouzení reprodukovatelnosti a stability během dlouhodobého běhu
Hlavní výsledky a diskuse
Obě metody dosáhly baseline separace 15 párů biologicky významných izomerů (např. L-Leucin/L-Isoleucin, 2-PG/3-PG, IPP/DMAPP, G-1-P/G-6-P, ADP izomery). Mobilní fáze při nízkém pH zlepšila tvar vrcholu a citlivost u aminokyselin, vitaminů a polyaminů, zatímco vysoké pH podporovalo detekci organických kyselin, cukrů a koenzymů. Optimalizace AJS parametrů (sušící a plášťový plyn) vedla k nárůstu signálu pro většinu analyzovaných tříd metabolitů. Robustnost metody potvrdily opakované injekce kvasinkových extraktů: relativní rozptyl retence <1,1 % a intenzity signálu <15 %, průměrná absolutní chyba hmotnostního určení ≤1,6 ppm, RSD hmotnostní chyby ≤1,2 ppm během 50 běhů (25 h).
Přínosy a praktické využití metody
Optimalizovaný HILIC LC/Q-TOF přístup umožňuje:
- Komplexní profilování širokého spektra polárních metabolitů
- Rozlišení strukturních izomerů a blízkoizobarických sloučenin
- Spolehlivou repoduikovatelnost retence a kvantifikace v průběhu dlouhodobých analýz
- Vysokou přesnost hmotnostního určení pro podporu důvěryhodné anotace metabolitů
Budoucí trendy a možnosti využití
Metodu lze rozšířit a vylepšit implementací rychlého přepínání polarity, integrací MS/MS databází pro potvrzení struktur, miniaturizací a automatizací přípravy vzorků, multiplexními analýzami a aplikací ve sledování metabolických drah (fluxomika) či klinické metabolomice.
Závěr
Vyvinuté vysoké a nízké pH HILIC metody kombinované s přesnou LC/Q-TOF detekcí poskytují robustní, citlivý a vysoce selektivní nástroj pro komplexní analýzu polárních metabolitů, včetně separace izomerů a dlouhodobé stability měření.
Reference
1. Schrimpe-Rutledge A. C. a kol., J. Am. Soc. Mass Spectrom. 2015, 27(12):1897–1905.
2. Hsiao J. J. a kol., Anal. Chem. 2018, 90(15):9457–9464.
3. Hsiao J. J. a kol., LCGC Special Issues 2018, 36(6):30–35.
Podobná PDF
Profiling of Endogenous Metabolites Using Time-of-Flight LC/MS with Ion‑Pair Reverse Phase Chromatography
2017|Agilent Technologies|Aplikace
Profiling of Endogenous Metabolites Using Time-of-Flight LC/MS with Ion‑Pair Reverse Phase Chromatography Application Note Metabolomics Author Abstract Yuqin Dai A high performance ion-pair reverse-phase (IP-RP) chromatographic method Agilent Technologies, Inc. 5301 Stevens Creek Blvd, Santa Clara, CA 95051 USA has…
Klíčová slova
acid, acidtributylamine, tributylaminefad, fadgtp, gtpcitric, citricpair, paircoa, coaatp, atpcounts, countsbiologically, biologicallyisocitric, isocitricacquisition, acquisitiontof, tofmetabolite, metaboliteclasses
Enabling Automated, Low-Volume Plasma Metabolite Extraction with the Agilent Bravo Platform
2020|Agilent Technologies|Aplikace
Application Note Metabolomics Enabling Automated, Low-Volume Plasma Metabolite Extraction with the Agilent Bravo Platform Authors Mark Sartain, Manuel Gomez, Genevieve Van de Bittner, and Henry Shu Agilent Technologies, Inc. Abstract This application note describes the modification of the Agilent Bravo…
Klíčová slova
bravo, bravometabolite, metaboliteplasma, plasmaprotocol, protocolmetabolomics, metabolomicsagilent, agilentacid, acidvolume, volumemsmls, msmlsversion, versionplateloc, platelocmetabolites, metabolitesrecovery, recoverymanual, manualreproducibility
Quantitation of TCA Cycle with Automated Sample Prep, Reproducible HILIC Chromatography and Ion Funnel Triple Quadrupole
2024|Agilent Technologies|Postery
Poster Reprint ASMS 2024 Poster number WP 517 Quantitation of TCA Cycle with Automated Sample Prep, Reproducible HILIC Chromatography and Ion Funnel Triple Quadrupole Bianca Silva, Sierra D. Durham, Cate Simmermaker, and Karen E. Yannell Agilent Technologies, Inc., Lexington, MA…
Klíčová slova
acid, acidtca, tcaneg, negcoa, coaaconitic, aconiticmetabolomics, metabolomicsoxaloacetic, oxaloaceticmetabolites, metabolitesfragile, fragilesuccinyl, succinylketoglutaric, ketoglutaricworkflow, workflowpyruvic, pyruvicfumaric, fumaricmalic
Analysis of Water-Soluble Vitamins and their Metabolites - Performance Gains in Hydrophilic Interaction Chromatography (HILIC) with LC/MS/MS
2019|Agilent Technologies|Aplikace
Application Note Metabolomics Analysis of Water-Soluble Vitamins and their Metabolites Performance Gains in Hydrophilic Interaction Chromatography (HILIC) with LC/MS/MS Authors Rongjie Fu and Yue Song Agilent Technologies (Shanghai) Co. Ltd. Abstract Water-soluble vitamins and their metabolites were analyzed by LC/MS/MS…
Klíčová slova
positive, positivethiamine, thiamineriboflavin, riboflavinmonophosphate, monophosphatecounts, countsdeactivator, deactivatordhfa, dhfathfa, thfadiphosphate, diphosphatepyridoxamine, pyridoxaminepantothenic, pantothenicnadp, nadpfad, fadnadph, nadphsoluble