Waiting
Traitement de la connexion…

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
Click here for the English version

Biochemistry

पत्ती स्प्रे मास स्पेक्ट्रोमेट्री: एक तेजी से परिवेश Ionization तकनीक सीधे संयंत्र के ऊतकों से चयापचयों का आकलन करने के लिए

Published: June 21, 2018 doi: 10.3791/57949

Summary

पत्ती स्प्रे मास स्पेक्ट्रोमेट्री एक प्रत्यक्ष रासायनिक विश्लेषण तकनीक है कि नमूना तैयारी को कम करता है और क्रोमैटोग्राफी समाप्त, संयंत्र के ऊतकों से छोटे अणुओं का तेजी से पता लगाने के लिए अनुमति देता है ।

Abstract

पौधों छोटे अणुओं है कि उनके रासायनिक गुणों में विविध है के हजारों का उत्पादन । मास स्पेक्ट्रोमेट्री (एमएस) संयंत्र चयापचयों विश्लेषण के लिए एक शक्तिशाली तकनीक है क्योंकि यह उच्च संवेदनशीलता और विशिष्टता के साथ आणविक भार प्रदान करता है । पत्ता स्प्रे एमएस एक परिवेश ionization तकनीक है जहां संयंत्र ऊतक electrospray के माध्यम से प्रत्यक्ष रासायनिक विश्लेषण के लिए प्रयोग किया जाता है, प्रक्रिया से क्रोमैटोग्राफी को नष्ट करने । नमूना चयापचयों के लिए यह दृष्टिकोण रासायनिक वर्गों की एक विस्तृत श्रृंखला के लिए अनुमति देता है बरकरार संयंत्र के ऊतकों से एक साथ पता लगाया जा, नमूना तैयारी की मात्रा को कम करने की जरूरत. जब एक उच्च संकल्प, सटीक मास एमएस के साथ प्रयोग किया जाता है, पत्ती स्प्रे एमएस ब्याज की चयापचयों का तेजी से पता लगाने की सुविधा । यह भी एक यौगिक पहचान की सुविधा के लिए इस तकनीक के साथ मिलकर जन विखंडन डेटा इकट्ठा करने के लिए संभव है. सटीक द्रव्यमान माप और विखंडन का संयोजन यौगिक पहचान की पुष्टि करने में लाभकारी है । पत्ती स्प्रे एमएस तकनीक एक nanospray ionization स्रोत के लिए केवल मामूली संशोधनों की आवश्यकता है और आगे एक जन स्पेक्ट्रोमीटर की क्षमताओं का विस्तार करने के लिए एक उपयोगी उपकरण है । यहां, Sceletium tortuosum (Aizoaceae), दक्षिण अफ्रीका से एक पारंपरिक औषधीय संयंत्र से ताजा पत्ती ऊतक, विश्लेषण किया है; कई mesembrine उपक्षारों पत्ती स्प्रे एमएस के साथ पता चला रहे हैं ।

Introduction

पौधों विविध रासायनिक गुणों के साथ छोटे अणुओं की एक विस्तृत श्रृंखला में होते हैं । एमएस यह पता लगाने और1चयापचयों की पहचान के लिए एक उच्च संवेदनशीलता और विशिष्टता के साथ मौलिक रचनाएं प्रदान कर सकते हैं, क्योंकि संयंत्र यौगिकों का विश्लेषण करने के लिए एक शक्तिशाली तकनीक है । सबसे अधिक, एमएस विलायक निकाले नमूनों, जो क्रोमैटोग्राफी से पहले एमएस विश्लेषण1से अलग कर रहे है पर किया जाता है । हालांकि, तरल क्रोमैटोग्राफी (LC) का उपयोग लंबे समय विश्लेषण की आवश्यकता है और अक्सर एक व्यापक नमूना तैयारी1के साथ जुड़ा हुआ है । इसके विपरीत, बरकरार ऊतकों के प्रत्यक्ष रासायनिक विश्लेषण है कि क्रोमैटोग्राफी दरकिनार एक बहुत तेजी से तकनीक है, कम नमूना तैयारी2की आवश्यकता होती है । इस प्रकार, उदाहरणों में जहां क्रोमेटोग्राफिक कदम forgone जा सकता है, एक सीधा रासायनिक विश्लेषण अत्यधिक लाभप्रद हो सकता है ।

ठेठ नियंत्रण रेखा-प्राकृतिक उत्पादों और metabolomics अनुसंधान के लिए एमएस सूखे या जमे हुए पौधों की लंबी थोक निकालने पर निर्भर करता है कई ऊतकों और सेल प्रकार युक्त सामग्री3। वैकल्पिक रूप से, इस तरह के संयंत्र के ऊतकों से चयापचयों के एमएस का पता लगाने के रूप में प्रत्यक्ष रासायनिक विश्लेषण, सेल प्रकार अलग और तैयारी कलाकृतियों4से बचने कर सकते हैं । पत्ता स्प्रे एमएस, भी ऊतक के रूप में संदर्भित-5स्प्रे,6, एक प्रत्यक्ष परिवेश ionization एमएस तकनीक है, जो अनिवार्य रूप से कोई नमूना तैयारी5,7की आवश्यकता है । पत्ता स्प्रे एमएस बारीकी से कागज स्प्रे एमएस, electrospray ionization की विशेषताओं के साथ एक परिवेश ionization तकनीक है कि analytes का पता लगाने कि7कागज पर जमा हो जाती है के लिए अनुमति देता है से संबंधित है । नाम के बावजूद, पत्ती स्प्रे एमएस पौधों के ऊतकों के विभिन्न प्रकार के लिए लागू है, न सिर्फ पत्तियों, और फल, बीज, जड़ों, फूलों के ऊतकों, और कंद पर प्रदर्शन किया गया है, दूसरों के बीच6,8,9, 10,11,12. तकनीक का पता लगाने के लिए जन स्पेक्ट्रोमीटर में पौध सामग्रियों से सीधे अंतर्जात फाइटोकेमिकल्स की ionization की सुविधा8. पत्ता स्प्रे एमएस भी पौधों में विभिंन प्रकार के ऊतकों में रसायन के स्थानिक वितरण के बारे में जानकारी प्रदान कर सकते है13। जब पत्ता स्प्रे एमएस विलायक निष्कर्षण और नियंत्रण रेखा के साथ तुलना में है-एमएस, परिणाम सुझाव पत्ती स्प्रे एमएस ऐसे trichomes13के रूप में अद्वितीय कोशिका प्रकार से सतह चयापचयों के तेजी से पता लगाने के लिए अनुमति देता है । चित्रा 1 पत्ती स्प्रे एमएस प्रयोगात्मक सेट-अप दिखाता है । प्रत्यक्ष electrospray ionization केवल छोटे स्रोत संशोधनों के बाद होता है । एक उच्च वोल्टेज संयंत्र के ऊतकों के लिए एक धातु दबाना के माध्यम से लागू किया जाता है, अत्यधिक आरोप लगाया बूंदों का एक स्प्रे का निर्माण एक टेलर शंकु कि एमएस Electrospray ionization के आयन प्रवेश करने के लिए आयनों वहन करती है संयंत्र के प्राकृतिक तरल से या विलायक appl से होता है संयंत्र की सतह को आईईडी । ऊतक पर एक नुकीले टिप electrospray की सुविधा और स्वाभाविक रूप से होने वाली या काटने के द्वारा बनाई जा सकती है ।

पत्ता स्प्रे एमएस एक विस्तृत विविधता के लिए एक तेजी से विधि है बरकरार संयंत्र के ऊतकों की गुणात्मक और अर्द्ध मात्रात्मक विश्लेषण है कि उपयोगिता पाया है आवेदनों की एक व्यापक विभिंन प्रकार के लिए । उदाहरण के लिए, तकनीक अंतर्जात यौगिकों का पता लगाने के लिए संबंधित प्रजातियों में भेद करने के लिए इस्तेमाल किया गया है, और यहां तक कि एक ही प्रजातियों में परिवर्तन का मूल्यांकन करने के लिए विभिंन परिस्थितियों में उगाया । पिछले अध्ययनों ने beautyberry (Callicarpa L) में चयापचयों को मापने के द्वारा इस दृष्टिकोण को दर्शाया है 12 और अमेरिकी ginseng (गिनसेंग quinquefolium एल) 6. उत्तरार्द्ध उदाहरण में, ginsenosides, एमिनो एसिड, और oligosaccharides गीला कच्चे ginseng ऊतक के बाद पता लगाया जा सकता है । जंगली और खेती अमेरिकी ginseng कंद स्लाइस6से विभेदित थे । Ginseng कंद अखंडता सफल पत्ता स्प्रे एमएस, जो एक बाद रूपात्मक और सूक्ष्म निरीक्षण6के लिए अनुमति संरक्षित किया गया । इसके अलावा, संयंत्र के नमूनों पर exogenous यौगिकों का भी पता लगाया जा सकता है । फलों और सब्जियों के छिलके या पल्प9पर कई कीटनाशकों (acetamiprid, diphenylamine, imazalil, linuron, और thiabendazole) का पता लगाया गया है । हालांकि इन अध्ययनों और कई अंय विभिंन विशिष्ट प्रयोजनों के लिए पत्ती स्प्रे एमएस की उपयोगिता को दिखाया गया है, एक विस्तृत प्रोटोकॉल पहले नहीं बताया गया है ।

यहां, प्रोटोकॉल विवरण एक विशिष्ट ऊतक या यौगिक के लिए विधि के अनुकूलन पर ध्यान केंद्रित नहीं होगा । बल्कि, Sceletium tortuosum (एल) N.E.Br. (Aizoaceae) से mesembrine उपक्षारों का पता लगाने के लिए आवश्यक अनुकूलन उपाय है कि जब एक प्रजाति, ऊतक, या के लिए एक पत्ती स्प्रे एमएस प्रयोग की स्थापना की जानी चाहिए पर चर्चा करने के लिए एक उदाहरण के रूप में प्रयोग किया जाता है पहली बार के लिए यौगिक (s) । एस tortuosum एक रसीला अर्द्ध दक्षिण अफ्रीका के शुष्क Karroo क्षेत्र के लिए स्थानिकमारी वाले है । सैन और खोि खोि लोगों की एक पारंपरिक दवा, यह भूख और प्यास दमन के लिए इस्तेमाल किया गया था और साथ ही अपनी नशीली और एनाल्जेसिक प्रभाव के लिए14,15. वर्तमान में, मानकीकृत अर्क neuropsychiatric और neuropsychological विकारों16,17के उपचार के लिए उपयोग किया जाता है । ब्याज की प्राथमिक यौगिकों उपक्षार mesembrine और उसके डेरिवेटिव, जिनमें से कई भी संबंधित Sceletium प्रजातियों में पाए जाते है15शामिल हैं । दोनों जंगली और tortuosum की खेती की आबादी mesembrine उपक्षारों के चर सांद्रता है, इस प्रकार एक गुणवत्ता नियंत्रण चुनौती18पेश । mesembrine उपक्षारों का तेजी से पता लगाने के लिए एक विधि, जैसे पत्ती स्प्रे एमएस, Sceletium उत्पादों की निगरानी में उपयोगी हो सकता है । क्योंकि पहले, वहां पत्ती स्प्रे एमएस तकनीक के लिए कोई विस्तृत दृश्य प्रयोगात्मक प्रोटोकॉल गया था, हम एस tortuosumके उदाहरण का उपयोग कर विधि वर्णन करेंगे, और निंनलिखित वर्णित है: एक nanospray स्रोत के संशोधन, चयन और संयंत्र के ऊतकों की तैयारी, डेटा के अधिग्रहण, परिणामों की व्याख्या, और एमएस मापदंडों का अनुकूलन.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1. पत्ती स्प्रे एमएस के लिए Nanospray स्रोत में संशोधन

  1. पत्ता स्प्रे एमएस के लिए एक संशोधित nanospray स्रोत का प्रयोग करें । के रूप में कोई द्रवित घटकों पत्ती स्प्रे एमएस के लिए आवश्यक हैं, स्रोत से नियंत्रण रेखा जांच को हटाने के स्रोत को संशोधित ।
  2. पत्ती स्प्रे एमएस वायर कि स्रोत में plugging के लिए उचित पिन के साथ संयंत्र के ऊतकों को वोल्टेज लागू होगा इकट्ठा । मिलाप एक अछूता तार के एक छोर को पिन; मिलाप तार के विपरीत अंत करने के लिए एक दबाना ।
    नोट: दबाना (मगरमच्छ क्लिप प्रकार) या दांत नहीं हो सकता है । छोटे ऊतक के लिए, दांत के बिना एक दबाना पसंद है । एक क्लैंप के साथ एक वैकल्पिक फ्लेक्स हाथ nanospray स्रोत में जोड़ा जा सकता है के लिए संयंत्र ऊतक स्थिति में सहायता करते हैं । ध्यान दें कि इस प्रोटोकॉल विशेष रूप से वर्णन कैसे एक संकर quadrupole आयन ट्रैप जन विश्लेषक एमएस सिस्टम पर पत्ता स्प्रे एमएस प्रदर्शन करने के लिए ( सामग्री की मेजदेखें); हालांकि, अन्य MS सिस्टम इस तकनीक6करने के लिए परिवर्तित किया जा सकता है । युग्मन पत्ती स्प्रे एक पोर्टेबल मास स्पेक्ट्रोमीटर के साथ एमएस वास्तविक समय रासायनिक विश्लेषण प्रयोगशाला19,20करने के लिए संयंत्र सामग्री परिवहन की आवश्यकता के बिना साइट पर प्रदर्शन किया जा सकता है ।
  3. उच्च वोल्टेज का उपयोग करते समय स्रोत से हो सकता है कि विद्युत स्राव को कम करने के लिए स्रोत के नीचे फर्श पर एक विरोधी स्थैतिक फर्श चटाई की स्थिति ।

2. पत्ती स्प्रे एमएस के लिए एमएस प्रणाली की तैयारी

  1. अगर सिस्टम हाल ही में उपयोग में किया गया है, यह छूने के लिए ठंडा करने के लिए और किसी भी वैकल्पिक स्रोत और झाडू शंकु हटाने की अनुमति दें । nanospray पत्ती स्प्रे एमएस स्रोत अनुलग्न करें ।
  2. निम्नानुसार उपयुक्त ionization पैरामीटर सेट के साथ एक ट्यून फ़ाइल बनाएँ: म्यान, सहायक, और झाडू गैस 0 करने के लिए; 2-5 केवी के लिए स्प्रे वोल्टेज; १५०-२५० डिग्री सेल्सियस के लिए केशिका तापमान; और एस लेंस आरएफ स्तर ५० के लिए । ट्यून फ़ाइल इच्छित पैरामीटर8,13के साथ सहेजें । वोल्टेज और ऊतक और चक्रवृद्धि (एस) ब्याज की सबसे अच्छी ionization के लिए तापमान का अनुकूलन ।
    नोट: अच्छा प्रारंभिक अंक 4 केवी और २०० ° c हैं ।
  3. के साथ पत्ती स्प्रे एमएस ट्यून फ़ाइल सहित एक विधि फ़ाइल बनाएं: सकारात्मक और नकारात्मक पूर्ण एमएस; ७०,००० का एक संकल्प; 1 x 106के एक AGC लक्ष्य; २०० ms की एक अधिकतम यह; और वांछित स्कैन रेंज m/ वैकल्पिक रूप से, केवल 1 ध्रुवीकरण का उपयोग करें ।

3. साधन, सॉल्वैंट्स, और संयंत्र ऊतक की तैयारी

नोट: हमेशा दस्ताने पहनते हैं, और संयंत्र ऊतक है कि नंगे हाथों से संभाला गया है का उपयोग नहीं करते । अंयथा, contaminant आयनों जैसे पॉलीथीन ग्लाइकोल स्पेक्ट्रा पर हावी हो जाएगा ।

  1. एमएस सिस्टम के रूप में एक ही कमरे में विश्लेषण के लिए संयंत्र के ऊतकों लाओ एक तेजी से नमूने के लिए अनुमति देते हैं ।
  2. संयंत्र ऊतक है कि एक स्वाभाविक रूप से बताया टिप नहीं है के लिए, एक गिलास स्लाइड पर एक उस्तरा ब्लेड का उपयोग करने के लिए एक पतला बिंदु (चित्रा 2) में कटौती । साधन संवेदनशीलता, ऊतक प्रकार, और ब्याज की यौगिक (एस) के आधार पर विश्लेषण के लिए आवश्यक ऊतक की राशि का निर्धारण (जैसे, एक युवा एस tortuosum पत्ती है कि ~ 5 मिमी लंबाई में).
    1. कट एस tortuosum 10 सप्ताह के बाद पतली स्ट्रिप्स में अंकुरण, एक पतला अंत के साथ एक बिंदु बनाने के लिए छोड़ देता है ।
  3. संदंश का उपयोग करने के लिए धीरे अंत है कि clamped किया जाएगा पर संयंत्र ऊतक का चयन करें । संदंश के साथ ऊतक होल्डिंग, ध्यान से यह दबाना करने के लिए स्थानांतरण ।
    चेतावनी: यदि वोल्टेज पर है साधन स्रोत स्पर्श नहीं करते ।
  4. लचीला हाथ और तार को दबाना एमएस प्रवेश के साथ लाइन में ऊतक की स्थिति को समायोजित करें ताकि संयंत्र ऊतक और एमएस के आयन प्रवेश के बीच की दूरी ट्रिपल quadrupole के लिए 5-10 mm है (जैसे, TSQ) और रैखिक ट्रैप quadrupole (LTQ) और 10 -आयन ट्रैप जन विश्लेषक के लिए ५० मिमी (जैसे, orbitrap)8.
    1. स्रोत में तार के विपरीत अंत प्लग । यदि पहले प्रयास एक कम संकेत तीव्रता उपज, संयंत्र ऊतक आयन प्रवेश के करीब कदम (अनुकूलन के लिए चर्चा के लिए देखें) ।
  5. विधि फ़ाइल लोड; डेटा फ़ाइल को नाम और फ़ाइल संग्रहण स्थान सेट करें । फिर क्लिक करें और शुरू पर क्लिक करने के लिए डेटा प्राप्त शुरू करने के द्वारा एमएस सिस्टम पर बारी ।
  6. एक विलायक लागू करें (जैसे, मेथनॉल) एक जेल लोड हो रहा है टिप के साथ एक प्लास्टिक का उपयोग करने के लिए हाथ और उच्च वोल्टेज के बीच की दूरी को अधिकतम करने के लिए उपयोगकर्ता की रक्षा ।
    नोट: विलायक मात्रा आवश्यक आकार, सूखापन पर निर्भर करता है, और ऊतक की बनावट, आमतौर पर ~ 2-20 µ एल एस tortuosum पत्तियों किसी भी विलायक की आवश्यकता नहीं जोड़ सकता है । ध्यान से विलायक लागू करें और साधन स्रोत स्पर्श नहीं है जब वोल्टेज पर है । का प्रयोग करें नियंत्रण रेखा-एमएस ग्रेड सॉल्वैंट्स और कांच के बीच है कि एसिड धोया गया है और डिटर्जेंट से मुक्त है । कुछ ऊतकों में, एक संकेत संयंत्र ऊतक के प्राकृतिक पानी की सामग्री के कारण एक विलायक के अलावा बिना मनाया जा सकता है । हालांकि, एक अधिक से अधिक संकेत तीव्रता और कम एस/आम तौर पर ऊतक के लिए एक विलायक लागू करने के द्वारा प्राप्त की है ।
  7. डेटा प्राप्त करें जब तक संकेत बनी रहती है या पर्याप्त स्पेक्ट्रा संग्रहीत नहीं की गई है, आमतौर पर 30-60 s. यदि आवश्यक हो, समय की एक लंबी राशि के लिए एक उच्च संकेत तीव्रता बनाए रखने के लिए अतिरिक्त विलायक लागू होते हैं । डेटा प्राप्ति रोकें और MS सिस्टम रोकें ।
  8. ऊतक निकालें और १००% मेथनॉल और एक एक प्रकार का वृक्ष-मुक्त पोंछें के साथ दबाना धो लो । साफ एमएस आयन प्रवेश के बाद लगभग 1-2 के अधिग्रहण के एच द्वारा पत्ती स्प्रे एमएस के अनुसार विक्रेता विनिर्देशों । इसके अलावा, विभिंन ऊतक प्रकार के विश्लेषण के बीच एमएस आयन प्रवेश साफ ।

4. डेटा गुणवत्ता मूल्यांकन

  1. डेटा फ़ाइल खोलें और विज़ुअल आधार पीक मास chronogram का निरीक्षण करें । जांच करें कि संकेत तीव्रता ~ १.० x 107 से ५.० x 108है । यदि संकेत कम है, ऊतक आयन प्रवेश के करीब कदम । यदि उच्च, एमएस प्रणाली के सामने अंत गंदा हो जाएगा, तो और ऊतक आयन प्रवेश से आगे बढ़ना ।
  2. उपस्थिति या द्रव्यमान स्पेक्ट्रा उत्पादित में ब्याज की आयनों की अनुपस्थिति के आधार पर, मापदंडों में परिवर्तन.
    नोट: प्रोटोकॉल यहां ठहराया जा सकता है ।

5. मिलकर जन विखंडन

  1. निर्णय क्या आयनों मिलकर बड़े पैमाने पर विखंडन के लिए ब्याज की (एमएस/ एक मास स्पेक्ट्रा संकेत है कि है > १.० x 105 के लिए आयनों के चयन के लिए पर्याप्त है ms/
  2. 4 दशमलव स्थानों के लिए एम/z बाहर की एक शामिल सूची के साथ एक नई विधि फ़ाइल बनाओ । वैश्विक सूचियों और समावेशन पर क्लिक करेंPRM के गुणके तहत, विखंडन ऊर्जा का चयन करें [उदाहरणके लिए, सामान्यीकृत टकराव ऊर्जा (NCE) 30-50 के साथ शुरू करने के लिए एक अच्छी श्रृंखला है] और अन्य एमएस/ms पैरामीटर ।
    1. mesembrine उपक्षारों के लिए एमएस/ms डेटा प्राप्त करने के लिए, NCE ३५ पर निम्नलिखित आयनों, २७६.१५८३ m/जेड, २९०.१७४२ m/z, और २९२.१८९७ m/z, टुकड़ा ।
      नोट: एमएस/एमएस डेटा अधिग्रहण के बाद तुरंत एमएस या बाद में एक समय में किया जा सकता है । एक ही ऊतक अक्सर एक पूर्ण एमएस के बाद clamped रह सकते हैं और एमएस/ms डेटा प्राप्त करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है । हालांकि, अगर एक reछिड़काव एक पर्याप्त संकेत प्रदान नहीं करता है, एक नए ऊतक का उपयोग करें ।
  3. ms/ms विधि फ़ाइल और नामांकित डेटा फ़ाइल लोड करें । एमएस सिस्टम पर बारी है, और डेटा प्राप्त करने शुरू, एक विलायक यदि आवश्यक जोड़ने । जब पर्याप्त स्पेक्ट्रा 30-60 एस के बाद आम तौर पर एकत्र किया गया है, अधिग्रहण बंद करो ।
  4. टुकड़ा आयनों असाइन करते समय कई विभिन्न ऊर्जा पर विखंडन इकट्ठा ।
    नोट: के बाद से पत्ती स्प्रे एमएस एक क्रोमेटोग्राफिक जुदाई का अभाव है, विखंडन स्पेक्ट्रा कई आयनों शामिल होने की संभावना है, और विभिंन ऊर्जा पर खंडित स्पष्टता लाने में मदद मिलेगी ।

6. सटीक जन और मिलकर जन विखंडन द्वारा ख्यात पहचान

  1. इस तरह के Metlin21, मानव Metabolome डाटाबेस22, मास बैंक23, लिपिड मैप्स24, राष्ट्रीय संस्थान के रूप में सार्वजनिक रूप से उपलब्ध metabolite डेटाबेस से संदर्भित सटीक जन माप द्वारा ख्यात पहचान बनाओ मानक और प्रौद्योगिकी एमएस25खोज,26फाइटोकेमिकल्स, या GNPS27के लिए संमान ।
  2. के रूप में इन डेटाबेस संपूर्ण नहीं कर रहे हैं, संयंत्र प्रजातियों रासायनिक आवश्यक के रूप में विशेषता पर एक अतिरिक्त साहित्य की समीक्षा करते हैं ।
  3. जब एमएस/ms जानकारी उपलब्ध है, या साहित्य के लिए aforementioned डेटाबेस के लिए पत्ती स्प्रे एमएस/ms से विखंडन आयनों मैच । वैकल्पिक रूप से, एमएस/ms टुकड़ा आयनों या प्रत्यक्ष इंजेक्शन या नियंत्रण रेखा के द्वारा निष्पादित एक प्रामाणिक मानक के एक विखंडन के एक मैनुअल व्याख्या का उपयोग करें एमएस/

7. डेटा विश्लेषण

  1. Proteowizard28से msConvert उपकरण के साथ mzXML फ़ाइलों के लिए एमएस रॉ फ़ाइलों को परिवर्तित ।
  2. पीक उठा के लिए R में कार्यांवित XCMS सॉफ़्टवेयर पैकेज का उपयोग करें । पत्ती स्प्रे एमएस विश्लेषण के लिए एक प्रत्यक्ष अर्क प्रसंस्करण विधि का प्रयोग करें ।
    नोट: अच्छी तरह से व्याख्या की स्क्रिप्ट डेटा प्रोसेसिंग के लिए इस्तेमाल किया https://github.com/HegemanLab/Leaf-Spray-Code पर पाया जा सकता है ।
  3. अर्द्ध मात्रात्मक माप प्राप्त करने के लिए, प्रयोगात्मक परिवर्तनशीलता के लिए लेखांकन, कुल आयन वर्तमान (टिक) द्वारा प्रत्येक metabolite की तीव्रता को सामान्य, के रूप में पत्ती स्प्रे एमएस सिग्नल तीव्रता भिन्न हो सकते हैं, की स्थिति में मामूली भिन्नता के कारण भाग में स्रोत में पत्ती और पत्ती के आकार और आकार में अंतर है ।
  4. वैकल्पिक रूप से, डेटा विश्लेषण या MZmine2 (http://mzmine.github.io/पर पाया जा करने के लिए)29के लिए विक्रेता-प्रदत्त सॉफ़्टवेयर का उपयोग करें ।

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

10 सप्ताह के बाद अंकुरण, हौसले से एकत्र ग्रीनहाउस-उगाया एस tortuosum पत्तियों पत्ती स्प्रे एमएस द्वारा विश्लेषण किया गया । एस tortuosum पत्तियों से चयापचयों का पता लगाने के लिए प्रयोगात्मक कार्यप्रवाह पत्ता स्प्रे एमएस का उपयोग करते हुए चित्र 2में सचित्र है । एक पत्ती का चयन किया गया था, एक बिंदु के रूप में एक पतला अंत के साथ एक पतली पट्टी में कटौती, और पत्ती स्प्रे एमएस वायर दबाना तंत्र के साथ clamped । संयंत्र ऊतक ~ आयन प्रवेश से 30 मिमी और एक्स के साथ लाइन में तैनात किया गया था और y-अक्षों । एस tortuosum पत्तियों की पत्ती स्प्रे एमएस की दीक्षा पर, आयनों किसी भी विलायक आवेदन के बिना पता लगाया गया । Sceletium परिवार के पौधे एक उच्च पानी की सामग्री है कि एक विलायक के बाहरी अनुप्रयोग के बिना electrospray ionization पत्ती स्प्रे एमएस द्वारा सक्षम बनाता है के साथ मोटी पत्तियों के साथ रसीला हैं । हालांकि, सबसे आम तौर पर, संयंत्र के ऊतकों आयनों का पता लगाने के लिए एक विलायक आवेदन की आवश्यकता है ।

एक मास chronogram और जन स्पेक्ट्रा भारी आयनों के साथ आबाद के बाद सकारात्मक ionization मोड (चित्रा 3) में अधिग्रहण के एस 30 का उत्पादन किया गया । chronogram एक सफल पत्ता स्प्रे एमएस प्रयोग का प्रतिनिधित्व करता है, जहां एक स्थिर संकेत अधिग्रहण की पूरी अवधि के लिए बनाए रखा गया था । इस अध्ययन में, कुल नौ mesembrine उपक्षारों पत्ती स्प्रे द्वारा पता लगाया गया था एमएस और ख्यात पहचान पहले विशेषता यौगिकों के protonated आयनों के सटीक द्रव्यमान से किए गए थे (तालिका 1)30. यह एक उच्च संकल्प पर पत्ती स्प्रे एमएस प्रदर्शन करने के लिए लाभप्रद है, सटीक-द्रव्यमान (HRAM) मास स्पेक्ट्रोमीटर, जो इसे थोड़ा अलग जनता को हल करने के लिए संभव बनाता है. उदाहरण के लिए, २६२.१७९४ में m/z के बजाय dihydrojoubertiamine के रूप में पहचाना putatively जा सकता है mesembrenone-m (मिथाइल-dihydro-), जो m/z २६२.१४४३ पर होता है ।

पत्ती ऊतक एक मिलकर बड़े पैमाने (एमएस/एमएस के लिए clamped रह) ब्याज की कुछ आयनों (तालिका 1) के विखंडन । चित्रा 4 एमएस के तीन उदाहरण/ms फ़्रेग्मेंटेशन स्पेक्ट्रा से पत्ता स्प्रे ms, २७६.१५८३ m/z, २९०.१७४२ m/z, और २९२.१८९७ m/zसे पता चलता है । ख्यात पहचान जन अंशों द्वारा सत्यापित किया गया और पहले पहचाने गए टुकड़ों के साथ30की पुष्टि की । २७६.१५८३ m/z के protonated आयन की पहचान दो भिन्न isomers के रूप में mesembrine-m (मिथाइल) और प्रत्येक mesembrenone (तालिका 1) के लिए नैदानिक अंशों की उपस्थिति के कारण isomer-m के एक अन्य दो isomers के रूप में की गई.

दोनों mesembrine और mesembrine-एम (dihydro-) पत्ती स्प्रे एमएस और सटीक जन द्वारा के रूप में अच्छी तरह से जन विखंडन द्वारा की पहचान की putatively द्वारा पता लगाया गया । २९०.१७४२ m/z पर mesembrine के protonated आयन स्पेक्ट्रम में सबसे प्रचुर आयनों में से एक है; इसलिए, यह भविष्य के अध्ययन के लिए एक मार्की के रूप में एक संभावना उंमीदवार हो सकता है । एस tortuosum के दो मुख्य उपक्षारों mesembrine और mesembrenone हैं, जो दोनों की पत्ती स्प्रे एमएस द्वारा आसानी से पता लगाया गया । पत्ती स्प्रे एमएस द्वारा पाया यौगिकों के कई Sceletium और व्युत्पंन उत्पादों के संयंत्र सामग्री की निगरानी में उपयोगी हो सकता है ।

Figure 1
चित्रा 1: सेट अप की पत्ती स्प्रे एमएस आरेख । पत्ता स्प्रे एमएस एक metabolite profiling विधि है कि बरकरार संयंत्र ऊतक के तेजी से नमूने के लिए अनुमति देता है । आरेख केवी उच्च वोल्टेज एक दबाना और संयंत्र ऊतक के लिए एक विलायक लागू करने के लिए विकल्प के साथ लागू के साथ एक पत्ता स्प्रे एमएस से पता चलता है । पत्ता स्प्रे एमएस electrospray ionization एमएस प्रवेश में संयंत्र ऊतक से सीधे सुविधा । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।

Figure 2
चित्रा 2: पत्ती स्प्रे एमएस प्रयोग के कार्यप्रवाह । चयनित संयंत्र ऊतक, एक Sceletium tortuosum पत्ती, कट गया था, तो संदंश के साथ स्थानांतरित करने के लिए clamped सकता है, और फिर आयन प्रवेश के सामने डेटा अधिग्रहण से पहले तैनात । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।

Figure 3
चित्रा 3: Metabolite Sceletium tortuosum की पत्ती स्प्रे एमएस द्वारा सकारात्मक ionization के साथ की रूपरेखा । () इस पैनल के एक पत्ती स्प्रे एमएस कुल आयन गणना (टिक) जन chronogram से पता चलता है । प्रत्येक चोटी के लिए, शीर्ष संख्या समय (मिनट) है और नीचे एम/ (B) यह पैनल एक Sceletium tortuosum पॉजिटिव मास स्पेक्ट्रम की लीफ स्प्रे MS metabolite प्रोफाइल दिखाता है । इनसेट दिखाता है २६०-२९५ m/ सटीक द्रव्यमान एक त्रुटि के साथ 4 दशमलव स्थानों के लिए बाहर बताया गया है < 6 पीपीएम । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।

Figure 4
चित्रा 4: पत्ती स्प्रे एमएस सकारात्मक ionization मिलकर मास स्पेक्ट्रा से Sceletium tortuosum कट पत्ती. इन पैनलों मिलकर मास स्पेक्ट्रा (एमएस/एमएस) पत्ती स्प्रे के साथ सकारात्मक ionization मोड में एकत्र दिखा सुश्री ख्यात उपक्षारों की पहचान निम्नलिखित के लिए सटीक द्रव्यमान और द्रव्यमान विखंडन से बनाई गई हैं: (A) mesembrine-m और mesembrenone-m isomers, () mesembrine, और () mesembrine-M (dihydro-) । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।

यौगिक आण्विक सूत्र मापा Monoisotopic मास एम जेड [एम + एच] पीपीएम त्रुटि टुकड़े
Dihydrojoubertiamine C16232 २६२.१७९४ ५.० N/A
Mesembrenone-एम (ओ-मिथाइल-) C16193 २७४.१४३१ ४.५ N/A
Mesembrine-एम (ओ-मिथाइल-) C16213 २७६.१५८३ ५.९ १२१, १५२, १९५, २०१, २१८, २१९, २५८
Mesembrine-M (N-मिथाइल-) C16213 २७६.१५८३ ५.९ १०९, १२१, १३८, १८९, २०१, २१८, २४७
Mesembrenone-एम (ओ-मिथाइल-dihydro-) C16213 २७६.१५८३ ५.९ १२४, २०५, २१८, २२७, २४५
Mesembrenone-M (N-मिथाइल-dihydro-) C16213 २७६.१५८३ ५.९ १२०, १५१, २१०, २२९, २४१
Mesembrenone 17213 २८८.१५८७ ४.३ १२४, १५१, १९१, १९९, २२६, २३०, २५७, २७०
Mesembrine 17233 २९०.१७४२ ४.९ ११०, १२१, १३४, १५२, २०१, २१५, २१९, २३२, २३३, २४१, २५९, २६०, २७२
Mesembrine-मी (dihydro-) 17253 २९२.१८९७ ५.२ १५१, १७७, २०१, २१७, २४३, २५९, २७४

तालिका 1: ख्यात की पहचान Sceletium tortuosum पत्ती स्प्रे द्वारा mesembrine उपक्षारों MS. Sceletium tortuosum mesembrine उपक्षारों के लिए सकारात्मक ionization सटीक जनता और टुकड़ा आयनों पर यह टेबल रिपोर्ट ।

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

इस प्रोटोकॉल के सफल प्रयोग संयंत्र प्रजातियों, ऊतक प्रकार, और लक्ष्य के लिए ब्याज की यौगिक (एस) के लिए विभिंन चरणों के अनुकूलन पर निर्भर करता है । प्रोटोकॉल में वर्णित पैरामीटर्स एक अच्छा प्रारंभिक बिंदु प्रदान करते हैं । निंनलिखित प्रयोगात्मक निर्णय किए जाने की आवश्यकता है और परीक्षण: चाहे या नहीं (1) काट या काटा हुआ ऊतक और (2) विलायक या कोई विलायक, (3) क्या उपयोग करने के लिए विलायक और क्या मात्रा में, (4) क्या आयन प्रवेश से ऊतक की दूरी होना चाहिए , और (5) वोल्टेज आयाम. ऑप्टिमाइज़ेशन का लक्ष्य उन शर्तों को ढूंढना है जो एक निरंतर संकेत का निर्माण करते है जो कम से 30 s तक कुछ मिनटों के लिए बनी रहती है । शर्तों एक पर्याप्त और reproducible संकेत तीव्रता है, जो करने के लिए सटीक द्रव्यमान और एमएस/ उच्च संकेत तीव्रता ऊतक से आयनों का एक सफल और विश्वसनीय स्प्रे के माध्यम से हासिल की है । स्प्रे गुणवत्ता आयन प्रवेश की ओर इशारा करते हुए ऊतक की नोक की तीव्रता पर निर्भर है, ऊतक और आयन प्रवेश की नोक के बीच की दूरी, और विद्युत वोल्टेज लागू. एक सफल स्प्रे ऊतक टिप के बिंदु की तीक्ष्णता पर अत्यधिक निर्भर है और, कुछ मामलों में, ऊतक एक नुकीले टिप के रूप में कटौती की जानी चाहिए । विशेष रूप से, काट ऊतक की नोक पर पतला आकार के कोण की तीक्ष्ण में मामूली परिवर्तन ionization के परिणामस्वरूप गुणवत्ता पर महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ता है और इस प्रकार संकेत तीव्रता7का उत्पादन किया । मामलों में जहां ऊतक पहले से ही कहा जाता है, तो कोई काटने आवश्यक है, के रूप में घास ब्लेड या नुकीला के आकार का5,13पत्तियों के साथ मामला है ।

एक आयन संकेत और दबाया जा सकता है जब प्लाज्मा निर्वहन भी आयन प्रवेश करने के लिए बंद रखा जा रहा है या बिजली वोल्टेज बहुत अधिक होने का एक परिणाम के रूप में ऊतक से होता है । ऊतक और बिजली के वोल्टेज का एक चयन की एक उचित स्थिति के नमूने के बीच एक स्थिर और सुसंगत स्प्रे सुनिश्चित करने के लिए आवश्यक हैं । एमएस आयन प्रवेश से ऊतक की दूरी भी गुणवत्ता और संकेत की मात्रा का उत्पादन प्रभावों । सामांय में, एक छोटे ऊतक नमूने प्रवेश के करीब रखा जाना चाहिए, हालांकि छोटे आकार के ऊतक एक कम संकेत तीव्रता में परिणाम नहीं अगर टिप बहुत बताया जाता है या यौगिकों अत्यधिक ध्यान केंद्रित कर सकते हैं । तीव्रता और स्पेक्ट्रा की निरंतरता z-अक्ष के साथ कई प्लेसमेंट पदों की तुलना द्वारा empirically अनुकूलित किया जाना चाहिए । यह एक उपयुक्त ionization के लिए महत्वपूर्ण है कि संयंत्र ऊतक दोनों एक्स में एमएस आयन प्रवेश के साथ गठबंधन है और y-अक्षों । हालांकि, अगर संयंत्र ऊतक अनुचित आयन प्रवेश के करीब है, यह आयन प्रकाशिकी और एमएस सिस्टम के सामने अंत के एक और अधिक लगातार सफाई की आवश्यकता हो सकती है ।

ऊतक के शीर्ष पर लागू विलायक की मात्रा पानी की सामग्री और ऊतक नमूने के आकार के आधार पर 0-50 µ एल से रेंज कर सकते हैं । मामलों में जहां ऊतक पानी की सामग्री में बहुत अधिक है और कटौती, रसीला Sceletiumके मामले में के रूप में, कोई विलायक जोड़ा जा सकता है । हालांकि, यह कम से कम एक आवेदन के लिए विलायक के 5-10 µ एल का उपयोग करने के लिए अधिक विशिष्ट है । एक विलायक के अलावा आवश्यक है जब एक सूखे ऊतक या एक कम पानी की सामग्री के साथ ताजा ऊतक का उपयोग करने के लिए स्प्रे की सुविधा । यदि विलायक की एक छोटी राशि संयंत्र सामग्री का एक बड़ा टुकड़ा पर प्रयोग किया जाता है, यह संभावना एक पर्याप्त स्प्रे के उत्पादन के बिना अवशोषित हो जाएगा । इसके विपरीत, यदि बहुत अधिक मात्रा में उपयोग किया जाता है, तो यौगिकों को पतला किया जा सकता है या उचित desolvation आसानी से नहीं होगा और कुशलतापूर्वक घटित होता है । मैन्युअल रूप से pipetting विलायक के लिए एक वैकल्पिक विकल्प लगातार एक सिरिंज पंप के माध्यम से ऊतक के लिए विलायक लागू है ताकि यौगिक के रूप में समय के एक समारोह के रूप में मनाया संकेत क्षय संयंत्र सामग्री10से समाप्त हो रहा है । सॉल्वैंट्स के विभिंन प्रकार की कोशिश की जानी चाहिए, और जिसके परिणामस्वरूप स्पेक्ट्रा मात्रा और आयन (एस) के हित के यौगिक (एस) के लिए निरंतरता के किसी भी सुधार की पुष्टि की तुलना में । एक विलायक के अलावा न केवल स्प्रे का उत्पादन करता है, लेकिन यह भी विभिंन यौगिकों के निष्कर्षण के लिए एक selectivity प्रदान कर सकते हैं । विभिंन ध्रुवों के साथ कार्बनिक सॉल्वैंट्स (मेथनॉल, dichloromethane, hexanes, acetonitrile, क्लोरोफॉर्म, और एसीटोन) की तुलना में किया गया है और काफी अलग एक मूंगफली बीज8से स्पेक्ट्रा में मौजूद आयनों में परिणाम । सामांय में, मेथनॉल एक अच्छा पहले विलायक विकल्प है, के रूप में यह कई पौधों के ऊतकों और फाइटोकेमिकल्स की एक विस्तृत श्रृंखला के लिए अच्छी तरह से काम करने के लिए दिखाया गया है, अमीनो एसिड, उपक्षारों, flavonols, कार्बोहाइड्रेट, कार्बनिक एसिड, फैटी एसिड, और फॉस्फोलिपिड8सहित । बिना खतना के संयंत्र के ऊतकों पर १००% पानी के आवेदन आमतौर पर अच्छी तरह से काम नहीं करता है, लेकिन10लवण के अलावा के साथ सुधार किया जा सकता है । कई मामलों में, एक यौगिक के protonated आयनों के अलावा, अन्य प्रचुर मात्रा में adducts सोडियम और पोटेशियम adducts जैसे पता लगाया जाता है । इन नमक adducts की उपस्थिति और भी अधिक प्रचलित है जब नमक विलायक में जोड़ा जाता है और लाभप्रद हो सकता है । उदाहरण के लिए, एक वृद्धि की संवेदनशीलता और Populus प्रजातियों से phenolic glycosides के selectivity सोडियम और पोटेशियम आयनों के साथ लागू विलायक10के साथ मनाया गया ।

पत्ती स्प्रे एमएस तकनीक की दो प्रमुख सीमाएं हैं (1) कम गतिशील रेंज और (2) quantitation के साथ चुनौतियां । आमतौर पर, केवल सबसे प्रचुर मात्रा में यौगिकों और तकनीक द्वारा पता लगाया जाता है । आयन दमन है कि क्रोमेटोग्राफिक जुदाई के अभाव में नाटकीय रूप से होता है के कारण ionization क्षमता में कमी प्रचुर चयापचयों के साथ एक मुद्दे के कम हैं । इस सीमा को दरकिनार करने के लिए, स्कैन रेंज ब्याज की केवल एम/जेड श्रेणी पर ध्यान केंद्रित करने के लिए समायोजित किया जा सकता है । हालांकि, कम बहुतायत यौगिकों अभी भी जुदाई और क्रोमैटोग्राफी द्वारा प्रदान की एकाग्रता के बिना नहीं पाया जा सकता है । एक उद्धरण से यौगिकों की विशिष्ट quantitation के विपरीत, आंतरिक मानकों को ठीक से संयंत्र सामग्री में नहीं मिलाया जा सकता पत्ती स्प्रे करने से पहले सुश्री अर्द्ध मात्रात्मक माप और रिश्तेदार सांद्रता एक ज्ञात रखकर प्राप्त किया गया है ऊतक की सतह पर एक मानक समाधान की एकाग्रता और फिर यह सूखी एक पत्ती स्प्रे एमएस विश्लेषण करने के लिए अनुमति देने से पहले8,9,31. उदाहरण के लिए, quantitation मानक इसके अलावा विधि के सापेक्ष मात्रा३२निर्धारित करने के लिए ब्याज की आयन के लिए आंतरिक मानक के लिए प्रतिनिधि आयन के अनुपात की गणना करने के लिए इस्तेमाल किया गया था. एक अंशांकन वक्र रिश्तेदार एकाग्रता का अनुमान करने के लिए इस्तेमाल किया गया था । इस विधि का उपयोग करना, यह एक आंतरिक मानक के लिए विभिंन glycosides के अनुपात की तुलना संभव था, rebaudioside डी, और विशिष्ट glycosides के सापेक्ष एकाग्रता तो३३पत्तियों के माध्यम से एसटीके भीतर की गणना की जा सकती है । वैकल्पिक रूप से, एक अधिक सटीक quantitation ब्याज की यौगिक के एक isotopically लेबल मानक के साथ संभव है, हालांकि वाणिज्यिक उपलब्धता एक चुनौती हो सकती है । चयापचयी लेबल संयंत्र के ऊतकों का उपयोग भी इस विधि३४के साथ quantitation में सुधार कर सकते हैं ।

यह देखते हुए कि पारंपरिक नियंत्रण रेखा-ms/एमएस एक व्यापक नमूना तैयारी और क्रोमेटोग्राफिक जुदाई की आवश्यकता है, विश्लेषण के लिए अंय तरीकों अक्सर वांछित हैं । पत्ता स्प्रे एमएस एक प्रत्यक्ष रासायनिक विश्लेषण तकनीक है कि आसानी से लागू किया जा सकता है और सादगी, परिशुद्धता, सटीकता और जल्दी metabolite का पता लगाने, और अर्द्ध quantitation प्रदान करता है । इस कारण से, हम tortuosumकी रासायनिक सामग्री की निगरानी करने के लिए पत्ती स्प्रे एमएस की उपयुक्तता की जांच की, जो जैव रासायनिक पर आधारित Sceletium जीनस की प्रजातियों में अंतर करने के लिए chemotaxonomic उपकरण के लिए आधार प्रदान कर सकते हैं हस्ताक्षर. इस संयंत्र के कई संरचनात्मक गुण यह पत्ता स्प्रे एमएस के लिए एक आदर्श परीक्षण नमूना बना । यह एक रसीला, पानी की उच्च मात्रा में युक्त है, जो एक विलायक के आवेदन के बिना स्प्रे उत्पंन किया जा सकता है के रूप में लाभप्रद है । Sceletium पत्ती शामिल idioblasts (मूत्राशय की तरह कोशिकाओं)15 जो भंडारण भंडार के रूप में सेवा जहां विशेष चयापचयों जमा कर सकते हैं । पत्ता स्प्रे एमएस एक तेजी से तरीके से संयंत्र के ऊतकों को चिह्नित करने के लिए vivo विश्लेषण तकनीक में एक है । सामान्य तकनीक कई प्रजातियों के पौधे, ऊतक प्रकार, और यौगिकों की कक्षाओं के लिए लागू है । तकनीक है कि संयंत्र यौगिकों के बारे में जानकारी पर कब्जा महान ब्याज के लिए संयंत्र प्राथमिक और विशेष स्वास्थ्य, पोषण, कृषि के मानव उपयोग के लिए चयापचय समझ के हैं, और ऊर्जा३५

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

लेखकों का खुलासा करने के लिए कुछ नहीं है ।

Acknowledgments

यह काम NSF प्लांट जीनोम रिसर्च प्रोग्राम ग्रांट आईओएस-१२३८८१२ और बायोलॉजी आईओएस-१४००८१८ में Postdoctoral फेलोशिप द्वारा वित्त पोषित किया गया । काम भी कैथरीन ए Sammons के लिए एक मोनसेंटो स्नातक छात्र फैलोशिप द्वारा वित्त पोषित किया गया । फुलब्राइट अफ्रीकी शोधकर्ता विद्वानों के कार्यक्रम (2017-2018) Nokwanda पी Makunga को संमानित किया धन के लिए धंयवाद दिया है । हम बहुत जेसिका Prenni और कोलोराडो राज्य विश्वविद्यालय में प्रोटियोमिक् और Metabolomics सुविधा से एक nanospray स्रोत के दान की सराहना करते हैं ।

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Conn Pin Digi-Key elctronics WM2563CT-ND pin will insert into Thermo Scientific source to provide voltage
small clamp Digi-Key elctronics 314-1018-ND CLIP MICRO ALLIGATOR COPPER 5A
large clamp Digi-Key elctronics 290-1951-ND ALLIGATOR CLIP NARROW NICKLE 5A
Heat shrink Digi-Key elctronics Q2Z1-KIT-ND to cover soldering joints
NSI source Nanospray Ion Source Thermo scientific NA Another brand will work if you are not using a Thermo instrument
Q Exactive- hybrid quadrupole Orbitrap Thermo scientific NA Another brand will work if you are not using a Thermo instrument
Tune Software Thermo scientific Another brand will work if you are not using a Thermo instrument
Xcalibur Software Thermo scientific
Plant of interest - S. tortousum

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Pitt, J. J. Principles and applications of liquid chromatography - mass spectrometry in clinical biochemistry. The Clinical Biochemist Reviews. 30 (1), 19-34 (2009).
  2. Cooks, R. G., Ouyang, Z., Takats, Z., Wiseman, J. M. Detection technologies. Ambient mass spectrometry. Science. 311 (5767), 1566-1570 (2006).
  3. Kim, H. K., Verpoorte, R. Sample preparation for plant metabolomics. Phytochemical Analysis. 21 (1), 4-13 (2010).
  4. Takats, Z., Wiseman, J. M., Gologan, B., Cooks, R. Mass spectrometry sampling under ambient conditions with desorption electrospray ionization. Science. 306 (5695), 471-473 (2004).
  5. Liu, J., Wang, H., Cooks, R. G., Ouyang, Z. Leaf spray: direct chemical analysis of plant material and living plants by mass spectrometry. Analytical Chemistry. 83 (20), 7608-7613 (2011).
  6. Chan, S. L. -F., Wong, M. Y. -M., Tang, H. -W., Che, C. -M., Ng, K. -M. Tissue-spray ionization mass spectrometry for raw herb analysis. Rapid Communications in Mass Spectrometry. 25 (19), 2837-2843 (2011).
  7. Wang, H., Liu, J., Cooks, R. G., Ouyang, Z. Paper spray for direct analysis of complex mixtures using mass spectrometry. Angewandte Chemie International Edition. 49 (5), 877-880 (2010).
  8. Liu, J., Wang, H., Cooks, R. G., Ouyang, Z. Leaf spray: Direct chemical analysis of plant material and living plants by mass spectrometry. Analytical Chemistry. 83 (20), 7608-7613 (2011).
  9. Malaj, N., Ouyang, Z., Sindona, G., Cooks, R. G. Analysis of pesticide residues by leaf spray mass spectrometry. Analytical Methods. 4 (7), 1913-1919 (2012).
  10. Snyder, D. T., Schilling, M. C., Hochwender, G., Kaufman, A. D. Analytical methods profiling phenolic glycosides in Populus deltoides and Populus grandidentata by leaf spray ionization tandem mass spectrometry. Analytical Methods. 7 (3), 870-876 (2015).
  11. Falcone, C. E., Cooks, R. G. Molecular recognition of emerald ash borer infestation using leaf spray mass spectrometry. Rapid Communications in Mass Spectrometry. 30 (11), 1304-1312 (2016).
  12. Liu, J., Gu, Z., Yao, S., Zhang, Z., Chen, B. Rapid analysis of Callicarpa L. using direct spray ionization mass spectrometry. Journal of Pharmaceutical and Biomedical Analysis. 124, 93-103 (2016).
  13. Freund, D. M., Martin, A. C., Cohen, J. D., Hegeman, A. D. Direct detection of surface localized specialized metabolites from Glycyrrhiza lepidota (American licorice) by leaf spray mass spectrometry. Planta. 247 (1), 267-275 (2018).
  14. Smith, M. T., Crouch, N. R., Gericke, N., Hirst, M. Psychoactive constituents of the genus Sceletium N.E.Br. and other Mesembryanthemaceae: a review. Journal of Ethnopharmacology. 50 (3), 119-130 (1996).
  15. Gerickea, N., Viljoen, A. M. Sceletium-a review update. Journal of Ethnopharmacology. 119 (3), 653-663 (2008).
  16. Terburg, D., et al. Acute effects of Sceletium tortuosum (Zembrin), a dual 5-HT reuptake and PDE4 inhibitor, in the human amygdala and its connection to the hypothalamus. Neuropsychopharmacology. 38 (13), 2708-2716 (2013).
  17. Coetzee, D. D., López, V., Smith, C. High-mesembrine Sceletium extract (TrimesemineTM) is a monoamine releasing agent, rather than only a selective serotonin reuptake inhibitor. Journal of Ethnopharmacology. 177, 111-116 (2016).
  18. Shikanga, E. A., et al. In vitro permeation of mesembrine alkaloids from Sceletium tortuosum across porcine buccal, sublingual, and intestinal mucosa. Planta Medica. 78 (3), 260-268 (2012).
  19. Pulliam, C. J., Bain, R. M., Wiley, J. S., Ouyang, Z., Cooks, R. G. Mass spectrometry in the home and garden. Journal of The American Society for Mass Spectrometry. 26 (2), 224-230 (2015).
  20. Lawton, Z. E., et al. Analytical validation of a portable mass spectrometer featuring interchangeable, ambient ionization sources. Journal of the American Society for Mass Spectrometry. 28 (6), 1048-1059 (2017).
  21. Metlin. , Available from: http://metlin.scripps.edu (2018).
  22. Human Metabolome Database. , Available from: http://www.hmdb.ca/ (2018).
  23. Mass Bank. , Available from: http://www.massbank.jp/?lang=en (2018).
  24. Lipid Maps. , Available from: http://www.lipidmaps.org/data/standards/index.html (2018).
  25. National Institute of Standards and Technology MS Search. , Available from: http://chemdata.nist.gov/mass-spc/ms-search/ (2018).
  26. ReSpect. , Available from: http://spectra.psc.riken.jp/ (2018).
  27. GNPS. , Available from: https://gnps.ucsd.edu/ (2018).
  28. Chambers, M. C., et al. A cross-platform toolkit for mass spectrometry and proteomics. Nature Biotechnology. 30 (10), 918-920 (2012).
  29. Pluskal, T., Castillo, S., Villar-Briones, A., Ore, M. MZmine2: modular framework for processing, visualizing, and analyzing mass spectrometry-based molecular profile data. BMC Bioinformatics. 11, 395 (2010).
  30. Meyer, G. M. J., Wink, C. S. D., Zapp, J., Maurer, H. H. GC-MS, LC-MS(n), LC-high resolution-MS(n), and NMR studies on the metabolism and toxicological detection of mesembrine and mesembrenone, the main alkaloids of the legal high "Kanna" isolated from Sceletium tortuosum. Analytical and Bioanalytical Chemistry. 407 (3), 761-778 (2015).
  31. Zhang, N., et al. Rapid detection of polyhydroxylated alkaloids in mulberry using leaf spray mass spectrometry. Analytical Methods. 5 (10), 2455-2460 (2013).
  32. Pereira, I., et al. Rapid screening of agrochemicals by paper spray ionization and leaf spray mass spectrometry: which technique is more appropriate? Analytical Methods. 8, 6023-6029 (2016).
  33. Zhang, J. I., Li, X., Cooks, R. G. Direct analysis of steviol glycosides from Stevia leaves by ambient ionization mass spectrometry performed on whole leaves. The Analyst. 137 (13), 3091-3098 (2012).
  34. Freund, D. M., Hegeman, A. D. Recent advances in stable isotope-enabled mass spectrometry-based plant metabolomics. Current Opinion in Biotechnology. 43, 41-48 (2017).
  35. Wurtzel, E. T., Kutchan, T. M. Plant metabolism, the diverse chemistry set of the future. Science. 353 (6305), 1232-1236 (2016).

Tags

जैव रसायन अंक १३६ पत्ती स्प्रे एमएस मास स्पेक्ट्रोमेट्री electrospray ionization परिवेश ionization Sceletium tortuosum mesembrine उपक्षारों प्राकृतिक उत्पादों संयंत्र चयापचयों छोटे अणुओं
पत्ती स्प्रे मास स्पेक्ट्रोमेट्री: एक तेजी से परिवेश Ionization तकनीक सीधे संयंत्र के ऊतकों से चयापचयों का आकलन करने के लिए
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Freund, D. M., Sammons, K. A.,More

Freund, D. M., Sammons, K. A., Makunga, N. P., Cohen, J. D., Hegeman, A. D. Leaf Spray Mass Spectrometry: A Rapid Ambient Ionization Technique to Directly Assess Metabolites from Plant Tissues. J. Vis. Exp. (136), e57949, doi:10.3791/57949 (2018).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter