يتطلب اشتراك JoVE لعرض هذا المحتوى. تسجيل الدخول أو ابدأ نسخة تجريبية مجانية

مقالة منهجية

الرنين المغناطيسي النووي النقي: أداة جديدة لعمليات التمثيل الغذائي النباتية

1.8K مشاهدة

⸱

DOI:

10.3791/62719

⸱

يوليو 31, 2021

 ,  , 
1Departamento de Ciencias - Química, CERMN, Pontificia Universidad Católica del Perú

في هذه المقالة

ملخص

تقدم هذه الورقة استخدام PSYCHE و SAPPHIRE-PSYCHE في التنميط الأيضي للنباتات وتتضمن إجراءات مفصلة لإعداد العينة والتسجيل الأمثل لأطياف الرنين المغناطيسي النووي Pure Shift. تتم مناقشة الأمثلة التي يسمح من خلالها الكسب في الدقة التي تم تحقيقها عن طريق الفصل النووي المتجانس بفهم أكثر شمولا للنظام.

الملخص

الرنين المغناطيسي النووي (NMR) هو أحد أقوى الأدوات المستخدمة في التمثيل الغذائي. إنها طريقة عالية الدقة وقابلة للتكرار لا توفر البيانات الكمية فحسب ، بل تسمح أيضا بالتحديد الهيكلي للمستقلبات الموجودة في المخاليط المعقدة.

أثبت التنميط الأيضي بواسطة 1H NMR فائدته في دراسة أنواع مختلفة من سيناريوهات النبات ، والتي تشمل تقييم ظروف المحاصيل ، وعلاجات الحصاد وما بعد الحصاد ، والتنميط الظاهري الأيضي ، ومسارات التمثيل الغذائي ، وتنظيم الجينات ، وتحديد المؤشرات الحيوية ، والتصنيف الكيميائي ، ومراقبة الجودة ، وتسمية المنشأ ، من بين أمور أخرى. ومع ذلك ، فإن تداخل الإشارة للعدد الكبير من الرنين مع تعدد اقتران J الموسع يعقد تحليل الأطياف وتفسيره ، ويمثل قيدا على التنميط الكلاسيكي 1HNMR.

في العقد الماضي ، تم تطوير تقنيات الفصل النووي المتجانسة ذات النطاق العريض NMR الجديدة التي من خلالها تنهار الإشارات المتعددة إلى خطوط رنين مفردة - تسمى عادة طرق التحول النقي - للتغلب على مشكلة دقة الأطياف المتأصلة في الأطياف الكلاسيكية 1H NMR.

هنا يتم تقديم بروتوكول خطوة بخطوة لتحضير المستخلصات النباتية وإجراء تسجيل أطياف Pure Shift PSYCHE و SAPPHIRE-PSYCHE المثلى في ثلاث مصفوفات نباتية مختلفة - أوراق نبات الفانيليا ، ودرنات البطاطس (S. tuberosum) ، وعنب الثعلب الرأس (P. peruviana). تمت مناقشة تأثير الكسب في الدقة في تحديد التمثيل الغذائي وتحليل الارتباط والتحليلات متعددة المتغيرات ، مقارنة بالأطياف الكلاسيكية.

المقدمة

تمت صياغة المجموعة الكاملة من المستقلبات التي تتكون من كائن حي - ركائز ومواد وسيطة ومنتجات نهائية للعمليات البيولوجية - في عام 1998 بمصطلح التمثيل الغذائي. من المعروف أن الأيض يرتبط ارتباطا وثيقا بالنمط الظاهري ، وهو ذو أهمية خاصة في النباتات لأنه يعكس التفاعل المباشر بين النمط الجيني والبيئة1،2. ومن ثم ، أصبح توصيف المظهر التمثيلي ذو أهمية قصوى في النباتات. من خلال تحديد وقياس المؤشرات الحيوية (المستقلبات الرئيسية) وأنماط التمثيل الغذائي ، كان التمييز بين الأنواع والأصناف ومراحل التطور والأمراض المسببة للأمراض أو الظروف البيئية (التغيرات اليومية والموسمية ، والتربة ، والإجهاد المائي ، والإجهاد الميكانيكي ، والحصاد وعلاجات ما بعد الحصاد) ، من بين أمور أخرى ، ممكنا3،4،5.

يعد قياس الطيف الكتلي (MS) والتحليل الطيفي بالرنين المغناطيسي النووي (NMR) من أكثر المنصات التحليلية استخداما لهذا الغرض. على عكس منهجيات التصلب العصبي المتعدد ، يقف الرنين المغناطيسي النووي كتقنية قابلة للتكرار بدرجة كبيرة وغير متحيزة وكمية ودقيقة وغير مدمرة تتطلب الحد الأدنى من تحضير العينة ، مما يجعلها مناسبة لدراسات التمثيل الغذائي. ومع ذلك ، عند مقارنتها بطرق مرض التصلب العصبي المتعدد ، فإن الحساسية المنخفضة المتأصلة هي قيدة. في السنوات الأخيرة ومن خلال استخدام مغناطيسات عالية المجال ، ومجسات التبريد ، وأجهزة الملفات الدقيقة ، وطرق الاستقطاب النووي الديناميكي (DNP) ، تم تحسين حساسية الرنين المغناطيسي النووي بشكل كبير. في حالة النهج الأخير ، على سبيل المثال ، كان كسب الحساسية في مستوى اثنين إلى ثلاثة رتب من المقدار 6,7. حتى الآن ، ما يقرب من 20٪ من دراسات التمثيل الغذائي المنشورة تعتمد على الرنين المغناطيسي النووي والعدد يرتفع7.

على الرغم من أن Proton NMR هي التجربة الأكثر شيوعا وحساسية لبصمات التمثيل الغذائي بالرنين المغناطيسي النووي ، إلا أن لها بعض العيوب. أولا ، يتم توزيع جميع إشارات الرنين المغناطيسي النووي 1H المكتشفة في العينة في نافذة صغيرة تتوافق مع نافذة التحول الكيميائي للبروتون ، مما ينتج عنه أطياف مزدحمة. ثانيا ، يقسم الاقتران العددي المتجانس النواة الإشارات إلى مكونات متعددة (تعدد الإشارة) ، وينشر إشارة البروتون على نطاق تردد أوسع ، مما يعقد قراءة الأطياف عن طريق زيادة الازدحام وتداخل الإشارة. بالإضافة إلى ذلك ، يتم استخدام أيض الرنين المغناطيسي النووي في تحليل المخاليط التي تحتوي عادة على 50 إلى 300 جزيء بتركيز يمكن ملاحظة الرنين المغناطيسي النووي ، مما يولد أطياف معقدة تتكون من 200 إلى 2000 قمة.

الرنين المغناطيسي النووي لفصل البروتون المتجانس النووي ، المعروف أيضا باسم Pure Shift ، هو طريقة تحفز انهيار إشارة متعددة الأجزاء إلى ذروة واحدة. إنها أداة ممتازة لزيادة دقة الإشارة في الأطياف المزدحمة8،9،10 ، وبالتالي فهي تمثل أداة ملائمة لعمليات التمثيل الغذائيللنباتات 11.

في العقد الماضي ، ظهرت تسلسلات نبضية Pure Shift جديدة ، مما يزيد من أداء الحساسية والفصل. كما توسع نطاق تطبيقاتها ، من توضيح التركيب الجزيئي12،13 ، إلى الفلوكسوميكس14 ، وتخصيص الخليط15،16،17 ، وقياسات الانتشار الانتقالي18 ، والتمييز المتماثل19 ، وتوزيع الوحدة في البوليمرات المشتركة20 ، من بين أمور أخرى.

تاريخيا ، تعاني تجارب Broadband Pure Shift من حساسية منخفضة وطرق معالجة معقدة ، مما يحد من نطاقها في تقييم المستخلصاتالبيولوجية 8. في عام 2014 ، Foroozandeh et al. نشر تجربة Pure Shift جديدة ، PSYCHE (Pure Shift Yielded by Chirp Excitation) ، استنادا إلى تسلسل النبض المضاد ل z-COSY الذي أسفر عن فصل متجانس نواة ممتاز وتحسين قيم الحساسية21. ومع ذلك ، نظرا لأن PSYCHE هي تجربة مخطط تداخل ثنائية الأبعاد حيث يتم الحصول على أجزاء من بيانات المجال الزمني ، فإنها تعاني من القطع الأثرية الدورية للنطاق الجانبي التي تنتج عن تشوهات تعديل اقتران J عند حواف القطعة. في المخاليط المعقدة ، تنتج هذه القطع الأثرية إشارات أكبر من تلك المرتبطة بالمستقلبات الموجودة بتركيزات منخفضة جدا ، مما يعيق التحليل11. هناك طريقتان لإزالة هذه القطع الأثرية - TSE-PHYCHE22 وتعديل أحدث لتجربة PSYCHE يسمى SAPPHIRE-PSYCHE (متوسط النطاق الجانبي عن طريق زيادة PHase الدورية للتطور J المتبقي) 23.

في عام 2019 ، أظهرنا لأول مرة11 أن طريقة SAPPHIRE-PSYCHE Pure Shift ، التي تزيل القطع الأثرية بدون عقوبة حساسيةتقريبا 23 ، يمكن استخدامها لتحليل الخلائط البيولوجية المعقدة ، مثل مستخلصات ثمار Physalis peruviana ، والمعروفة باسم عنب الثعلبالرأس 11. أظهرنا أن هذه الأساليب تزيد من أداء تحليلات بيانات التمثيل الغذائي مثل التعيين الأيضي وتحليل الارتباط وتحليل المعاملات متعددةالمتغيرات 11. منذ ذلك الحين ، تمت معالجة العديد من دراسات التمثيل الغذائي Pure Shift على المصفوفات البيولوجية المختلفة ، مثل الشعاب المرجانيةالناعمة 24 ، ونباتات hypericum25 ، والعسل26،27 ، والشاي27 ، وزيت النعناع26 ، والجوز28 ، مما يدل على أهميته كأداة جديدة لتحليل التمثيل الغذائي. ومن المفارقات أن الغالبية العظمى من هذه الدراسات استخدمت تسلسل نبضات PSYCHE القياسي وسهل التنفيذ ، المتاح من أي مكتبة مطياف ، بدلا من تسلسل نبض SAPPHIRE-PSYCHE ، والذي ثبت أنه يعمل بشكل أفضل. ومع ذلك ، فإنه يتطلب فهما أفضل لتسلسل النبض من أجل الإعداد المناسب.

تهدف هذه الورقة إلى مساعدة المستخدمين الجدد على تطبيق طرق Pure Shift في دراسة النباتات ، على وجه الخصوص ، أوراق الفانيليا sp (V. planifolia و V. pompona)29 ، درنات البطاطس (S. tuberosum) 30 ، وعنب الثعلب الرأس (P. peruviana) 31. يتم وصف إعداد العينة والإعداد التجريبي للرنين المغناطيسي النووي والحصول على البيانات وتحليل البيانات بالتفصيل. علاوة على ذلك ، يتضمن البروتوكول ملاحظات رئيسية لمساعدة الباحثين ، الجدد في هذا المجال ، على إعداد تجارب PSYCHE و SAPPHIRE-PSYCHE بشكل صحيح في التنميط الأيضي للنباتات.

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

البروتوكول

1. تحضير العينة

  1. عنب الثعلب في كيب
    1. ضع 100-200 غرام من الفواكه الطازجة في إناء الخلاط. يحفظ في درجة حرارة 4 درجات مئوية لمدة 30 دقيقة ، ثم يتجانس في خلاط المختبر.
    2. على الفور ، انقل العصير إلى أنابيب بلاستيكية سعة 50 مل ، وقم بتجميدها في النيتروجين السائل وتجميدها حتى تجف لمدة 4 إلى 5 أيام.
    3. طحن المادة المجففة بالتجميد إلى مسحوق ناعم باستخدام مطحنة كهربائية.
      ملاحظة: يجب أن يتم التعامل مع المواد الجافة بسرعة لأن المسحوق شديد الاسترطاب.
    4. تزن 1 غرام من المادة الأرضية وأضف 10 مل من الماء عالي النقاء. دوامة لمدة 1 دقيقة.
    5. صوتي لمدة 20 دقيقة عند 10 درجات مئوية ، ثم جهاز الطرد المركزي عند 23,000 × جم لمدة 20 دقيقة عند 10 درجات مئوية.
    6. استرجع المادة الطافية وقم بتصفيتها من خلال مرشح حقنة بولي تترافلورو إيثيلين 13 مم (PTFE) 0.45 ميكرومتر.
    7. قم بتجميد 1 مل من المستخلص المصفى حتى يجف ثم أعد تعليق المادة الصلبة التي تم الحصول عليها في 0.9 مل من 200 ملي من محلول أكسالات الصوديوم 4. دوار.
    8. قم بتجميد العينة الناتجة حتى تجفف وتذويبها في 0.9 مل من أكسيد الديوتيريوم الذي يحتوي على 5 ملي مولار من ملح الصوديوم الحمضي 3-(trimethylsilyl)propionic-2،2،3،3-d 4 (TMSP-d4).
    9. املأ أنبوب الرنين المغناطيسي النووي ب 0.6 مل من العينة باستخدام ماصة دقيقة.
  2. أوراق الفانيليا
    1. اجمع الأوراق ونظفها بمناديل ورقية مبللة وقم بتجميدها بالكامل في النيتروجين السائل.
    2. قسم الأوراق إلى قطع صغيرة وقم بتجميدها لمدة 4 أيام حتى تجف.
    3. طحن المادة الجافة إلى مسحوق ناعم باستخدام مطحنة كهربائية.
    4. تزن 50 مجم من المادة المطحونة وأضف 0.75 مل من المخزن المؤقت للفوسفات درجة الحموضة 6.0 في أكسيد الديوتيريوم الذي يحتوي على 0.1٪ من TMSP (وزن / وزن) و 0.75 مل من الميثانول - د4. دوامة لمدة 1 دقيقة.
    5. صوتي لمدة 20 دقيقة عند 25 درجة مئوية.
    6. جهاز طرد مركزي عند 13,000 × جم لمدة 10 دقائق عند 25 درجة مئوية.
    7. استرجع المادة الطافية (~ 1.3-1.4 مل) وقم بتصفيته من خلال مرشح حقنة PTFE 0.45 ميكرومتر مقاس 13 مم.
    8. املأ أنبوب الرنين المغناطيسي النووي ب 0.6 مل من العينة المفلترة باستخدام ماصة دقيقة.
  3. درنات البطاطس
    1. قشر وقطع 4 إلى 8 درنات. على الفور ، ضع ما يقرب من 125 جراما من المواد في أكياس قائمة وقم بتجميدها في النيتروجين السائل.
      ملحوظة: لتجنب الأكسدة أثناء المناولة ، حافظ على رطوبة البطاطس.
    2. قم بالتجميد لمدة 4 إلى 6 أيام حتى يجف تماما.
    3. طحن المادة الجافة إلى مسحوق ناعم باستخدام مطحنة كهربائية.
    4. يزن 160 مجم من الدرنة الأرضية ويضاف 1.6 مل من الماء منزوع الأيونات. دوامة لمدة 1 دقيقة.
    5. سونيكات لمدة 45 دقيقة عند 10 درجات مئوية.
    6. جهاز طرد مركزي عند 23,000 × جم لمدة 20 دقيقة عند 10 درجات مئوية.
    7. استرجع المادة الطافية (~ 1.5 -1.6 مل) وتبخرها حتى تجف في مكثف فراغ طرد مركزي مبرد لمدة 16 ساعة ، عند 10 درجات مئوية.
    8. أضف إلى المادة الصلبة التي تم الحصول عليها (20-25 مجم) 0.9 مل من 100 ملي مولار أكسالات الصوديوم الأس الهيدروجيني 4 ، الدوامة ، وتتبخر لمدة 16 ساعة عند 10 درجات مئوية.
    9. قم بإذابة المادة الصلبة التي تم الحصول عليها في 0.9 مل من أكسيد الديوتيريوم الذي يحتوي على 3 ملي مولار من TMSP.
    10. جهاز طرد مركزي عند 23,000 × جم لمدة 5 دقائق عند 10 درجات مئوية وقم بتصفية المادة الطافية مباشرة في أنبوب الرنين المغناطيسي النووي من خلال مرشح حقنة PTFE 0.45 ميكرومتر مقاس 13 مم.
      ملاحظة: في هذه الحالة ، تم إجراء الترشيح المباشر في أنبوب الرنين المغناطيسي النووي لتقليل الخطوات في تحضير أكثر من 1000 عينة.

2. الحصول على بيانات الرنين المغناطيسي النووي ومعالجتها

  1. الإعداد الأولي للرنين المغناطيسي النووي
    1. نقل العينات إلى مطياف الرنين المغناطيسي النووي.
    2. ضبط ومطابقة المسبار.
    3. قفل العينة وحشوها.
    4. معايرة النبضة الصلبة بزاوية 90 درجة. معايرة النبضة بزاوية 90 درجة باستخدام أي من الإجراءات القياسية.
    5. قم بتشغيل طيف الرنين النووي للبروتون القياسي 1D.
  2. تجربة PSYCHE
    1. حدد تسلسل النبض reset_psyche_1d من مكتبة Bruker Topspin (الشكل S1). ويستعمل المعلمات المعيارية التالية: العرض الطيفي بقدرة kHz 5 (SW2)، وثانية واحدة أو ثانيتين على الأقل من تأخير استرداد الاسترخاء (D1)، و16 عملية مسح وهمية (DS)، و64 أو 128 نقطة بيانات معقدة لكل فدرة (L31)، و64 أو 128 عملية مسح (NS) (الشكل S1).
      ملاحظة: L31 هو عدد النقاط الرقمية المعقدة التي تم الحصول عليها في كل كتلة Pure Shift ، ومن الأفضل ضبطها على قوة 2. 21
    2. اضبط إثارة زاوية قلب نبض CHIRP المطلوبة (CNST61) و 10 كيلو هرتز لعرض النطاق الترددي النبضي CHIRP (CNST60) (الشكل S2).
      ملاحظة: تعتمد تجربة PSYCHE على مخطط مضاد ل z-COCOY. وبالتالي ، يجب أن تكون زاوية قلب نبض CHIRP صغيرة لتجنب إعادة اقتران القطع الأثرية (الشكل 1). تزداد الشدة المطلقة مع زاوية قلب الإثارة. يتم أيضا تحسين القطع الأثرية الدورية ، وتنتشر في الطيف وتزيد من "الضوضاء" (الشكل 1). تصبح "الضوضاء" مزيجا من الضوضاء القياسية والقطع الأثرية المقطعة. يتمثل الحل الوسط الجيد بين الحساسية وقطع الاقتران المنخفضة في ضبط CNST61 = 20 درجة. 19,22
    3. اضبط طول النبضة الصلبة (P1) على القيمة التي تمت معايرتها مسبقا وطول نبضة شكل PSYCHE إلى 30 مللي ثانية (P49) (الشكل S2).
      ملاحظة: من المهم جدا معايرة قيمة النبضة الصلبة حيث سيتم حساب قوى نبضة الشكل تلقائيا من هذه القيمة.
    4. اختر نبضة الشكل Crp_psyche.20 (SPNAM 37) لعنصر PSYCHE (الشكل S2).
    5. اضبط قوة تدرج مجال النبض المطبق أثناء عنصر PSYCHE (GPZ0). اختر RECT.1 لنبض الشكل المتدرج (GPNAM 0) (الشكل S2).
      ملاحظة: يتم تطبيق تدرج المجال المغناطيسي الضعيف أثناء عنصر PSYCHE ، عادة ، بين 1٪ إلى 4٪ من القوة القصوى للتدرج ، اعتمادا على المسبار.
    6. قم بتعيين عدد الكتل المراد الحصول عليها من أجل إعادة بناء Pure Shift FID (TD1) (الشكل S3).
      ملاحظة: يتم الحصول على PSYCHE كتجربة زائفة ثنائية الأبعاد حيث TD1 هو عدد كتل مخطط التداخل Pure Shift. تعتمد استبانة الطيف على حجم النافذة الطيفية (SW1) والعدد الإجمالي للنقاط المكتسبة ، وهو TD1 * 2 * L31. عادة ما توفر 16 أو 32 كتلة مع 64 أو 128 نقطة معقدة لكل كتلة دقة رقمية كافية. نظرا لأن PSYCHE يتم تسجيله بطريقة مخطط التداخل ، فإن عددا أكبر من الكتل يزيد من الدقة الرقمية ، ولكن أيضا إجمالي وقت الاستحواذ19. تتطور وصلات J المتجانسة خلال كل كتلة مما يؤدي إلى نمط تعديل J متذبذب21،23. بعد تحويل فورييه ، يولد هذا قطعا ملموسة دورية للنطاق الجانبي تعتمد على طول الكتلة (الشكل 2). لتقليل القطع الأثرية ، يجب أن تكون مدة الكتلة قصيرة ، وعادة ما تكون أقل من 16 مللي ثانية (مدة الكتلة = 2 * in0: الشكل S1). إذا كانت مدة الكتلة عالية ، فقم بتقليل L31.
    7. قم بمعالجة البيانات باستخدام برنامج Bruker's Proc_reset AU وتحويل فورييه.
      ملاحظة: نوصي بتحويل الطيف باستخدام حشوة صفرية وتعبئة جرس جيبي (الشكل S4).
  3. تجربة SAPPHIRE-PSYCHE
    1. حدد تسلسل نبض SAPPHIRE-PSYCHE وقم بتعيين معلمات تسلسل النبض. ستكون المعلمات المعيارية كما يلي: العرض الطيفي kHz 5 (SW3) ، 1 أو 2 ثانية على الأقل من تأخير الاسترخاء (D1) ، 16 مسح وهمي (DS) ، 8 أو 16 مسح لكل زيادة (NS) و D2 إلى ms 14 (الشكل S5).
      ملاحظة: هذا التسلسل ليس في ذخيرة بروكر ، ومع ذلك ، يمكن الحصول على التسلسل وبرامج المعالجة من موقع Manchester NMR Methodology Group ، (https://www.nmr.chemistry.manchester.ac.uk/?q=node/426) 23. يضمن تأخير D2 أن يظل استرخاء T2 ثابتا مع كل زيادة في تعديل J. يجب أن يكون D2 أكبر من 1/4 * SW1 + p16 + 2 * d16. 23
    2. اضبط إثارة زاوية قلب نبض CHIRP المطلوبة (CNST20) و 10 كيلو هرتز لعرض النطاق الترددي النبضي CHIRP (CNST21) (الشكل S6).
      ملاحظة: كما هو الحال في تجربة PSYCHE العادية ، يجب أن تكون زاوية قلب نبض CHIRP قصيرة لتجنب إعادة اقتران القطع الأثرية. CNST20 = 20 درجة هو حل وسط جيد بين الحساسية والقطع الأثرية منخفضة إعادةالاقتران 21،23،25.
    3. اضبط طول النبضة الصلبة (P1) على القيمة التي تمت معايرتها مسبقا وطول نبضة شكل PSYCHE على 30 مللي ثانية (P40) (الشكل S6).
      ملاحظة: من المهم معايرة قيمة النبضة الصلبة حيث سيتم حساب قوى نبضة الشكل تلقائيا منها.
    4. اختر نبضة الشكل PSYCHE_Saltire_10kHz_30m لعنصر PSYCHE (الشكل S6).
    5. اضبط شدة تدرج مجال النبض المطبق أثناء عنصر PSYCHE (GPZ10). اختر RECT.1 لنبض الشكل المتدرج (GPNAM 10) (الشكل S7).
      ملاحظة: يتم تطبيق تدرج المجال المغناطيسي الضعيف أثناء عنصر PSYCHE ، عادة ، بين 1٪ و 4٪ من القوة القصوى للتدرج ، وهي قيمة تعتمد على المسبار.
    6. اضبط عدد زيادات تعديل SAPPHIRE J في F2 (TD2) (الشكل S7).
      ملاحظة: عادة ما تضمن 8 زيادات قمعا ممتازا للقطع الأثرية للنطاق الجانبي (الشكل 2 و 3). العدد الإجمالي لعمليات المسح لجهاز Pure Shift FID النهائي هو NS*TD2. 23
    7. اضبط النوافذ الطيفية F1 و F2 (SW1 و SW2) (الشكل S5).
      ملاحظة: SW2 = SW3 / (2 * TD2) و SW3 / SW1 = TD2 * N ، كانت TD2 و N هي أعداد صحيحةمتساوية 23. يتم الحصول على تجربة SAPPHIRE-PSYCHE كثلاثي الأبعاد زائف حيث يقوم F2 بتشفير تعديل طور القطعة الأثرية J-coupling و F1 اكتساب مخطط التداخل Pure Shift20. نظرا لأن SAPPHIRE-PSYCHE يزيل النطاقات الجانبية لتعديل J ، فإن مدة كتلة Pure Shift في مخطط التداخل يمكن أن تكون أطول من PSYCHE العادية (مدة كتلة Pure Shift = 1 / SW1) ، عادة ما بين 20 إلى 40 مللي ثانية (الشكل 2). ومع ذلك ، يؤدي الحصول على بيانات الأجزاء الأطول إلى تطورات أعلى في اقتران J ، الأمر الذي يتطلب المزيد من زيادات تعديل طور اقتران J لإزالة النطاقات الجانبية الأقوى التي تم الوصولإليها 23.
    8. اضبط عدد كتل Pure Shift (TD1) (الشكل S7).
      ملاحظة: نظرا لأن SAPPHIRE-PSYCHE يحتاج إلى تعويض تعديل طور اقتران J للكتلة الأولى ، يجب الحصول على كتلة إضافية. عادة ما تعطي 17 (16 + 1) أو 33 (32 + 1) كتلة دقة رقمية كافية23.
    9. معالجة البيانات المنفذة لبرامج pm_pshift و pm_fidadd AU متبوعة بتحويل فورييه23.
      ملاحظة: نوصي بتحويل الطيف باستخدام حشوة صفرية وتعبئة جرس جيبي (الشكل S4).

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

النتائج

تحليل طيف الرنين المغناطيسي النووي
تزيد تجارب PSYCHE من دقة الأطياف عن طريق انهيار الرنين المقترن إلى المفردات21 ، مما يقلل بدوره من التداخل ويسهل التخصيص وتحليل البيانات. يمكن تطبيق Pure Shift NMR على المستخلصات النباتية. نوضح هنا استخدامه في ثلاث مصفوفات مختلفة: أوراق الفانيليا ، ودرنات البطاطس ، وفاكهة Physalis peruviana . يتضح تحسين الدقة الذي تم تحقيقه في أطياف هذه المستخلصات النباتية من الأشكال S8-S11.

من أجل تقييم تأث...

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

المناقشة

يعد تحديد التمثيل الغذائي الهيكلي والكمية من القضايا الرئيسية في توصيف التمثيل الغذائي ، وهي البيانات التي عند تعرضها لتحليلات متعددة المتغيرات تسمح بفهم النظام البيولوجي قيد الدراسة بشكل أفضل. يعد إعداد العينات والحصول على البيانات من الجوانب الحاسمة التي تحتاج إلى تحسين من أجل تقديم نتائج موثوقة.

في هذه المقالة ، نصف ونوضح إعداد العينة لتحليل الرنين المغناطيسي النووي لثلاث مصفوفات نباتية مختلفة. كما هو الحال مع أي إجراء استخلاص ، فإن كمية المذيب لكل جرام من ...

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

الإفصاحات

ليس لدى المؤلفين أي تضارب في المصالح للإعلان عنه.

شكر وتقدير

تم تمويل هذه الدراسة من قبل المجلس الوطني للعلوم ، Tecnología e Innovación Tecnológica (CONCYTEC) - Programa Atracción de Investigadores Cienciactiva - Contract # 008-2017-FONDECYT.

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

المواد

قائمة المواد المستخدمة في هذه المقالة
الاسمالشركةرقم فهرسيالتعليقات
77500 Series Freezone 4.5 لتر منضدةLabconco77500
Bruker Avance III 500 ميجاهرتز مجهزة بمسبار مبرد 5 مم TCI Z-gradientمكثفات
Centrivap Labconco 7310000 SeriesLabconco7310000
أكسيد الديوتيريومسيجما ألدريتش151882
آلة المطحنة MKM6003خلاط بوشMKM6003
Licuadora 8011S موديل Hgb2wts3WaringHgb2wts3
Methanol-d4Sigma-Aldrich151947
الطرد المركزي المبردة Bruker Corporation

المراجع

  1. Hall, R., Beale, M., Fiehn, O., Hardy, N., Sumner, L., Bino, R. Plant metabolomics: the missing link in functional genomics strategies. The Plant Cell. 14 (7), 1437-1440 (2002).
  2. Fiehn, O. Metabolomics-the link between genotypes and phenotypes. Plant Molecular Biology. 48 (1-2), 155-171 (2002).
  3. Schauer, N., Fernie, A. R. Plant metabolomics: towards biological function and mechanism. Trends in Plant Science. 11 (10), 508-516 (2006).
  4. Kim, H. K., Choi, Y. H., Verpoorte, R. NMR-based plant metabolomics: where do we stand, where do we go. Trends in Biotechnology. 29 (6), 267-275 (2011).
  5. Kumar, R., Bohra, A., Pandey, A. K., Pandey, M. K., Kumar, A. Metabolomics for Plant Improvement: Status and Prospects. Frontiers in Plant Science. 8, (2017).
  6. Dumez, J. -N., et al. Hyperpolarized NMR of plant and cancer cell extracts at natural abundance. Analyst. 140 (17), 5860-5863 (2015).
  7. Emwas, A. -H., et al. NMR Spectroscopy for Metabolomics Research. Metabolites. 9 (7), (2019).
  8. Zangger, K. Pure shift NMR. Progress in Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy. 86-87, 1-20 (2015).
  9. Foroozandeh, M., Morris, G. A., Nilsson, M. PSYCHE Pure Shift NMR Spectroscopy. Chemistry - A European Journal. 24 (53), 13988-14000 (2018).
  10. Castañar, L. Pure shift NMR: Past, present, and future. Magnetic Resonance in Chemistry. 56 (10), 874-875 (2018).
  11. Lopez, J. M., Cabrera, R., Maruenda, H. Ultra-Clean Pure Shift 1 H-NMR applied to metabolomics profiling. Scientific Reports. 9 (1), 1-8 (2019).
  12. Marcó, N., Gil, R. R., Parella, T. Isotropic/Anisotropic NMR Editing by Resolution-Enhanced NMR Spectroscopy. Chemphyschem: A European Journal of Chemical Physics and Physical Chemistry. 19 (9), 1024-1029 (2018).
  13. Kaltschnee, L., et al. Extraction of distance restraints from pure shift NOE experiments. Journal of Magnetic Resonance. 271, 99-109 (2016).
  14. Sinnaeve, D., et al. Improved Isotopic Profiling by Pure Shift Heteronuclear 2D J-Resolved NMR Spectroscopy. Analytical Chemistry. 90 (6), 4025-4031 (2018).
  15. Timári, I., et al. Real-Time Pure Shift HSQC NMR for Untargeted Metabolomics. Analytical Chemistry. 91 (3), 2304-2311 (2019).
  16. Zhao, Q., et al. Combination of pure shift NMR and chemical shift selective filters for analysis of Fischer-Tropsch waste-water. Analytica Chimica Acta. 1110, 131-140 (2020).
  17. Zhao, Q., et al. Pure Shift NMR: Application of 1D PSYCHE and 1D TOCSY-PSYCHE Techniques for Directly Analyzing the Mixtures from Biomass-Derived Platform Compound Hydrogenation/Hydrogenolysis. ACS Sustainable Chemistry & Engineering. 9 (6), 2456-2464 (2021).
  18. Foroozandeh, M., et al. Ultrahigh-Resolution Diffusion-Ordered Spectroscopy. Angewandte Chemie International Edition. 55 (50), 15579-15582 (2016).
  19. Castañar, L., Pérez-Trujillo, M., Nolis, P., Monteagudo, E., Virgili, A., Parella, T. Enantiodifferentiation through Frequency-Selective Pure-Shift 1H Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy. ChemPhysChem. 15 (5), 854-857 (2014).
  20. Lopez, J. M., Sánchez, L. F., Nakamatsu, J., Maruenda, H. Study of the Acetylation Pattern of Chitosan by Pure Shift NMR. Analytical Chemistry. , (2020).
  21. Foroozandeh, M., Adams, R. W., Meharry, N. J., Jeannerat, D., Nilsson, M., Morris, G. A. Ultrahigh-Resolution NMR Spectroscopy. Angewandte Chemie International Edition. 53 (27), 6990-6992 (2014).
  22. Foroozandeh, M., Adams, R. W., Kiraly, P., Nilsson, M., Morris, G. A. Measuring couplings in crowded NMR spectra: pure shift NMR with multiplet analysis. Chemical Communications. 51 (84), 15410-15413 (2015).
  23. Moutzouri, P., et al. Ultraclean pure shift NMR. Chemical Communications. 53 (73), 10188-10191 (2017).
  24. Santacruz, L., Hurtado, D. X., Doohan, R., Thomas, O. P., Puyana, M., Tello, E. Metabolomic study of soft corals from the Colombian Caribbean: PSYCHE and 1 H-NMR comparative analysis. Scientific Reports. 10 (1), 5417(2020).
  25. Stark, P., Zab, C., Porzel, A., Franke, K., Rizzo, P., Wessjohann, L. A. PSYCHE-A Valuable Experiment in Plant NMR-Metabolomics. Molecules. 25 (21), 5125(2020).
  26. Kakita, V. M. R., Rachineni, K., Hosur, R. V. Ultraclean Pure Shift NMR Spectroscopy with Adiabatic Composite Refocusing Pulses: Application to Metabolite Samples. ChemistrySelect. 4 (34), 9893-9896 (2019).
  27. Bo, Y., et al. High-resolution pure shift NMR spectroscopy offers better metabolite discrimination in food quality analysis. Food Research International. 125, 108574(2019).
  28. Watermann, S., Schmitt, C., Schneider, T., Hackl, T. Comparison of Regular, Pure Shift, and Fast 2D NMR Experiments for Determination of the Geographical Origin of Walnuts. Metabolites. 11 (1), 39(2021).
  29. Leyva-Zegarra, V., et al. NMR-based leaf metabolic profiling of V. planifolia and three endemic Vanilla species from the Peruvian Amazon. Food Chemistry. , 129365(2021).
  30. Toubiana, D., et al. Morphological and metabolic profiling of a tropical-adapted potato association panel subjected to water recovery treatment reveals new insights into plant vigor. The Plant Journal. 103 (6), 2193-2210 (2020).
  31. Maruenda, H., Cabrera, R., Cañari-Chumpitaz, C., Lopez, J. M., Toubiana, D. NMR-based metabolic study of fruits of Physalis peruviana L. grown in eight different Peruvian ecosystems. Food Chemistry. 262, 94-101 (2018).
  32. Cloarec, O., et al. Statistical total correlation spectroscopy: an exploratory approach for latent biomarker identification from metabolic 1H NMR data sets. Analytical Chemistry. 77 (5), 1282-1289 (2005).
  33. Steuer, R. Review: on the analysis and interpretation of correlations in metabolomic data. Briefings in Bioinformatics. 7 (2), 151-158 (2006).
  34. Trygg, J., Holmes, E., Lundstedt, T. Chemometrics in Metabonomics. Journal of Proteome Research. 6 (2), 469-479 (2007).
  35. Worley, B., Powers, R. Multivariate Analysis in Metabolomics. Current Metabolomics. 1 (1), 92-107 (2013).

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

إعادة الطباعة والأذونات

الوسوم

SAPPHIRE PSYCHE
الرنين المغناطيسي النووي النقي: أداة جديدة لعمليات التمثيل الغذائي النباتية
تواصل معنا
أوصِ به للمكتبة

الخصوصية

شروط الاستخدام

السياسات

حقوق الطبع والنشر © 2026 MyJoVE Corporation. جميع الحقوق محفوظة.