行业动态

当前位置:首页 > 新闻动态 > 行业动态

代谢组学研究中常用的技术分析

  一、代谢组学分析流程。

  一般情况下,代谢组组分的分析过程是:先对代谢组分进行预处理,预处理方法由测定分析确定,如采用质谱分析,则需先分离分离,再离子化。然后对预处理后的成分进行了定性和定量分析。

  在预处理方面,常用的分离方法有:气相色谱(Gaschromatography,GC)、Highperformanceliquidchromatography,HPLC)。GC虽然分辨率高,但需气化代谢组分,且组分分子质量受到一定限制。HPLC也被广泛应用于代谢组分析,因为HPLC将代谢组分从液相中分离出来,因此不必对组分进行气化,相比气相色谱测量范围更广、灵敏度更高。另外,毛细管电泳法(Capillaryelectrophoresis)也能分离代谢组分,虽然在理论上比高效液相色谱法更有效。

  前处理过程中,经常会加入内参(internalstandards),以便后续监测和对比样品的质量,因实验批次、样品顺序的不同,对后续测量也会产生一定影响,因此,也会加入空对照和混合样品对照来进行质量监控。

  定性和定量分析不同代谢组分的方法包括质谱分析(Massspectrometry,MS)和NuclearMagneticResonanceImaging,NMR等。其中,质谱分析法因其灵敏度高、特异性强而被广泛用于代谢组分的检测,并能对经分离、离子化处理后的代谢组分进行定性、定量分析。离子化的方法包括:大气压化学电离(Atmospheric-pressurechemicalionionization,EI)和电喷雾电离(Electrosprayionization,EI),以及电喷雾电离(ESI)等,需要根据不同的分离方法来选择。如电喷雾化离子化,常用于用液相色谱分离成分。但是,质谱不能直接用于生物溶液或组织检测,因此其应用一直受到限制。

  为提高原质谱分析方法的可信度,简化样品制备,减少背景影响,出现了一些新的质谱相关技术。其中包括:二次离子质谱(Secondary-ionmassspy-ionmetry,SIMS)和纳米结构引发器质谱(Nanoyucty-InitiatorMS,NIMS),它们都属于非吸附/离子化方法,两者都不依赖于原子原子化。SIMS利用高能离子束使样品在接触表面解吸,具有高空间分辨率的优点,是一种应用于组织/组织造影的强有力技术。利用NIMS可以检测出小分子。激光辅助脱附电离技术(Lix-assistedlaserdesorption/ionization,MALI)是一种较温和的离子化方法,它可以获得一些完整的大分子质谱信息,如DNA、蛋白质、多肽和糖等,这些信息通过常规离子化方法很容易分解为碎片。

代谢组学研究中常用的技术分析

  分析电喷雾离子化(Desorphelsrosprayionization,DESI)是一种直接离子化技术,可直接用质谱后的样品在大气条件下进行分析。该方法以快速移动的溶液流从接触表面提取样品,可用于取证分析、药物、植物、生物组织、高分子等的分析。激光性电蚀电离技术(LAESI)是一种直接电离技术,它结合了中红外线激光电离和二次电喷雾电离技术,可广泛应用于植物、组织、细胞,甚至血液、尿液等未经处理的生物溶液。已经应用于食品管理,药品管理和其他领域。不需要事先分离代谢组分,而核-质谱相较于质谱,具有结果重复性好、样品制备简单、无需事先分离、对样品破坏性小等优点,而且虽然核-质谱相较于质谱相较于质谱有较大的争议,部分学者认为这是样品预处理过程错误所致,但是由于其使用方便,应用也很广泛。

  此外,还有其它的检测方法:离子迁移率光谱(Ion-mobilitysploometry,IMS),这是一种以离子化分子在气相载体上的迁移为基础的技术,用于分离和分析这些分子,这种技术非常高,可以单独使用,也可用于质谱、气相色谱或液相色谱法。电化学检测器的高效液相色谱法(HPLC-ECD),可用于对复杂电子元器件中的低含量进行测量,该方法易用,具有高灵敏度,高选择性,高灵敏度,可广泛应用于临床研究,食品检验,药品检验等领域。以振动光谱法为基础的拉曼光谱(Ramanspsroscopy),可以探测化合物的结构及其微小变化,具有样品不受破坏,样品预处理简单,空间分辨率高等优点,已在临床病理学研究,微生物分类与检测,化合物分析等方面得到广泛应用。

  二、代谢组学相关数据库(常用软件)

  与代谢组学相关的常见数据库有人类代谢组数据库(HumanMetabolomeDatabase,HMDB)、KEGG数据库、Reactome数据库(http://www.reactome.org)等,一一介绍如下:人类代谢组数据库(HMDB)是代谢组学的热门数据库之一,包含人体内发现的小分子代谢物的详细信息,包括不少于79,650种代谢物条目。SMPDB数据库与HMDB相关,包含了大约700种人类代谢和疾病途径的图谱。KEGG数据库是热门的代谢组库之一,包含了代谢途径和网络信息的互作。Reactome数据库主要收集人体主要代谢途径的信息和重要反应。MassBank数据库主要收集多个高分辨率低代谢组分的谱图。

  BioCyc数据库包含途径和基因组数据。METLIN数据库,是商业的代谢组群和串联质谱数据库,包含大约43000种代谢物和22000个MS/MS谱图。FiehnLib数据库是商业的代谢组库,包含大约1000个保守代谢分子的EI谱。

  NIST/EPA/NIHMassSpectralLibrary数据库也是商业的代谢组数据库,其中有190,000多个EI谱图。BioCyc数据库收集途径和基因组数据,可免费使用。MetaCyc数据库广泛收集了多种代谢途径和酶方面的信息,已收录了51000多篇文献。MMCD数据库收集了10000多种代谢物的信息,包括它们的质谱和核磁共振谱数据,大部分是拟南芥的代谢产物。

上一页:研究揭示植物—土壤周转调控氮磷有效性

下一页:靶向和非靶向代谢组学解析介绍

网站首页科研服务平台资源新闻动态活动&资源关于我们

版权所有:郑州芯之翼生物科技有限公司 营业执照 备案号:豫ICP备19018879号-2

新闻动态
公司新闻
行业动态