Name: שיטה פשוטה הפיצול מופץ לניתוח מקיף של מטבוליטים, שומנים וחלבונים מדגם יחיד (וידאו) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-06-01T14:00:00.000+00:00
Duration: 11 min 17 s
Description: למד שיטת חילוץ MTBE לניתוח מקיף של מטבוליטים, שומנים וחלבונים מדגם יחיד של רקמת Arabidopsis. פרוטוקול זה מספק בסיס ניסויי לניתוח מולטי-אומיקס במערכות ביולוגיות מורכבות.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

MS נתמך על ידי מלגה מלאה דוקטורט מתוכנית GERLS-DAAD. ברצוננו להודות ד&quot;ר אנדרו Wiszniewski עבור הוכחה קריאה והערות על כתב היד. אנו אסירי תודה לכל חברי המעבדה Giavelisco במכון מקס פלנק של פיזיולוגיה הצמח מולקולרית, Golm, גרמניה על עזרתם.

זהירות : מתנול (MeOH) ו- methyl tert- bututher אתר (MTBE), המשמשים במהלך החילוץ, הם דליקים, ויכולים להיות, על חשיפה ממושכת ו / או מגע, גירוי בדרכי הנשימה, בעור או בעור. יש לטפל בהם בזהירות רק במכסה המנוע ולהשתמש בהליכי הבטיחות המתאימים במהלך החילוץ (חלוק מעבדה, משקפי מגן, כפפות וכו &#39; ). חנקן נוזלי וקרח יבש, המשמש במספר שלבים של פרוטוקול זה, עלול לגרום לכוויות קשות על ידי מגע ממושך של העור. נא לטפל בהם בזהירות על ידי כפפות מגן וכוסות. משתמשים יכולים להשתמש בכימיקלים שונים, ריאגנטים או סטנדרטים פנימיים לניתוח המדגם, שחלקם עשויים להיות רעילים. בדוק את גליונות נתוני בטיחות כימיים רלוונטיים עבור כל חומר המשמש. 1. איסוף והפקת דגימות ביולוגיות <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הכן צינורות קצירת שכותרתו. הערה: הנה, קציר דגימות ביולוגיות שכותרתו, 2 מ&quot;ל, עגול התחתונה, בטוח במקוםK צינורות microcentrifuge המכילים שני קוטר 5 מ&quot;מ, כדורי מתכת עבור homogenizer רקמות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הכן דיוואר חנקן נוזלי מלא. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> קציר המדגם הביולוגי להצמיד להקפיא את הרקמה בחנקן נוזלי. בצע את הצעד הזה מהר ככל האפשר תוך מספר שניות, כדי למנוע שינויים מטבוליים המושרה על ידי פציעה. הערה: למטרות הדגמה, השתמש רוזטה עלים 30 בן wild- ripidopsis thaliana (Col-0) גדל על אדמה בתנאי יום ארוך. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שמור על דגימות שנקטפו על קרח יבש עבור הפסקות לטווח קצר או לאחסן אותם ב -80 מעלות צלזיוס לתקופות ארוכות יותר. </li></ol> 2. גריסה ושיבוש רקמות <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> טרום מגניב מחזיקי צינור של homogenizer רקמות חנקן נוזלי במשך 10 דקות לפחות. אם homogenizer רקמות אינו זמין, השתמש מרגמות נקיים מראש מקורר ועלי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> קח את דגימות מן החנקן נוזלי, קרח יבש או -80 ° C מקפיא ומניחים אותם מראש מקוררמחזיק צינורות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> במהירות לשים את מחזיקי צינור ב homogenizer רקמות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> טוחנים את החומר הביולוגי לאבקה דקה והומוגנית. השתמש 20 הרץ במשך 1 דקות עלים. הערה; הומוגניזציה זמן ומהירות עשויים להיות מגוונים בהתאם לרקמה, ודא כי המדגם הוא homogenized לתוך אבקת דק, כי אבקה נשמרת קפואה בכל צעד של homogenization. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> קח את דגימות ביולוגיות מן מחזיקי צינור ולשמור אותם קפואים עד מיצוי נוסף. </li></ol> 3. שקילה של רקמות <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השתמש איזון אנליטית עם דיוק מספיק עבור כמויות המדגם הנדרש. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הכן מסומן 2 מ&quot;ל התחתונה התחתונה בטוח לנעול microcentrifuge צינור. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> טרום לקרר את צינורות spatulas בחנקן נוזלי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> Aliquot את הכמות הנדרשת של אבקת רקמות לתוך צינור 2 מ&quot;ל בטוח לנעול microcentrifuge. זהירות: הימנע כל הפשרה של חומר הצמח על ידי מזעור הזמן שנלקח WEigh את דגימות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> החזרת הדגימות aliquoted מיד לאחר שקילה חנקן נוזלי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שיא עבור כל מדגם את המשקל המדויק. השתמש 10-50 מ&quot;ג ± 10% עבור רוב הרקמות הצמח. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חנות דגימות aliquoted ב -80 מעלות צלזיוס עד מיצוי נוסף. </li></ol> 4. הגדרת מגיב <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השתמש תערובת מיצוי של מתיל טרט בוטיל אתר (MTBE) / מתנול (MeOH). <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להכנת 100 מ&quot;ל מיצוי החילוץ, להוסיף 75 מ&quot;ל של MTBE ל 25 מ&quot;ל של MeOH לעשות תערובת של MTBE: MeOH (3: 1, vol / vol). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הוספת סטנדרטים פנימיים עבור ניתוח שלאחר ניתוח בהתאם לצרכים אנליטיים. בדרך כלל, מוסיפים 50 μL של 1,2-diheptadecanoyl- sn -glycero-3-phosphocholine (1 מ&quot;ג / מ&quot;ל ​​ב כלורופורם) כסטנדרט פנימי לניתוח השומנים מבוססי UPLC-MS, תוך הוספת 50 μL של 13 C סורביטול ( 1 מ&quot;ג / מ&quot;ל ​​במים) כסטנדרטים פנימיים לניתוח GC-MS מבוססי העיקרימטבוליטים. סטנדרטים פנימיים של ניתוח מטבוליטים UPLC-MS מבוססי הם 50 μL של קורטיקוסטרון (1 מ&quot;ג / מ&quot;ל ​​ב מתנול) ו 25 μL של אמפיצילין (1 מ&quot;ג / מ&quot;ל ​​ב מתנול). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מעבירים את הממס לבקבוק זכוכית נקי ששטף בתערובת MTBE: MeOH. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> אחסן את תערובת החילוץ עד שבוע 1 ב 4 ° C. הערה: אין לאחסן את תערובת החילוץ לפרקי זמן ארוכים יותר כדי לשמור על תוצאות לשחזור. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> כדי לגרום הפרדת פאזה, להשתמש במים (H 2 O) / מתנול (MeOH). <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להכנת 100 מ&quot;ל H 2 O: MeOH, להוסיף 75 מ&quot;ל של H 2 O ל 25 מ&quot;ל של MeOH לעשות H 2 O: MeOH (3: 1, vol / vol). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מעבירים את הממס לבקבוק זכוכית נקי ששטף בתערובת H 2 O: MeOH. ממס זה יכול להיות מאוחסן במשך מספר שבועות בטמפרטורת החדר. </li></ol></li></ol> 5. מיצוי דוגמאות <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> טרום מגניב את מיצוי מIxture (MTBE: MeOH, 3: 1, vol / vol) עד 20 ° C באמצעות מערכת קירור נוזלי או מקפיא -20 ° C. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להוציא את aliquoted דגימות אחד אחד ולהוסיף 1 מ&quot;ל של תערובת מיוצר מראש הצינור על כל צינור מדגם. זהירות: בצע את הצעד הזה במהירות עקב צמיגות נמוכה של MTBE. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מערבבים מיד על מערבולת מערבולת עד הרקמה היא homogenized היטב בתוך תערובת מיצוי. הערה: צעד זה חשוב מאוד, שכן הוא נדרש כדי לזרז את החלבונים ואת פעיל את הפעילות האנזימטית שלהם. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לדגור את כל הדגימות על שייקר מסלולית בסל&quot;ד 100 במשך 45 דקות ב 4 ° C. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> Sonicate דגימות במשך 15 דקות באמבטיה sonication מקורר קרח. </li></ol> 6. פיצול על ידי הפרדת שלב <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הוסף 650 μL של H 2 O: MeOH (3: 1, vol / vol) לכל צינור מדגם. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מערבבים היטב על ידי vortexing במשך 1 דקות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> צנטריפוגה דגימות במהירות של 20,000 x גרם 5 דקות ב 4 ° C. הערה: לאחר שלב זה, ישנם שני שלבים נוזליים בלתי ניתן עם גלולה מוצקה בתחתית הצינור. זהירות: ידית את הצינורות בזהירות כדי למנוע ערבוב של שני שלבים נוזליים ולמנוע שיבוש גלולה זירז. </li></ol> 7. Aliquoting של שברים פולאר ו הידרופובי <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> העברת 500 μL של ממס מן העליון, השומנים המכילים שלב, לתוך צינור 1.5 מ&quot;ל microcentrifuge שכותרתו. הערה: דגימות השומנים aliquoted ניתן מרוכז ישירות עבור ניתוח מיידי UPLC-MS (שלב 8.1) או מאוחסנים במשך מספר שבועות ב -80 ° C. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאחר μL 500 מוסרים מן המדגם, להסיר את השלב השומנים הנותרים באמצעות פיפטה 200 μL. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> העברת 400 μL של ממס מן השלב התחתון (קוטב וחצי קוטבולי מטבוליטים) לתוך צינור 1.5 מ&quot;ל microcentrifuge שכותרתו. דגימות הקוטב aliquoted ניתן מרוכז ישירות עבור ניתוח מיידי UPLC-MS (שלב 8.2) או מאוחסניםR כמה שבועות ב -80 ° C. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> קח aliquot נוסף של 200 μL לבצע ניתוח נוסף, למשל ניתוח כרומטוגרפיה גז מבוסס מטבוליט כפי שתואר ביוקר 16 . </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הסר את שארית השלב מימית ידי pipetting את נפח עודף. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שטפו את החלבון המתקבל, עמילן, תא קיר גלולה עם מתנול μL 500 על ידי ביסודיות vortexing אותו במשך 1 דקות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> צנטריפוגה דגימות במהירות של 10,000 x גרם 5 דקות ב 4 ° C. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ביצוע חלבון מיצוי העיכול (שלב 11) או עמילן / קיר התא ניתוח כפי שתואר לעיל 16 . הערה: אם לא נעשה שימוש מיידי, אלה כדורי יכול להיות מאוחסן במשך כמה שבועות ב -80 מעלות צלזיוס. </li></ol> 8. ריכוז ואחסון של שברים <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאדות את הממס מדגימות שומנים (משלב 7.1) או concentrator ואקום ללא חימום (במשך 1-2 שעות) או עדיף להשתמש ניטרOgen זרימת evaporator כדי למנוע שינויים חמצון של שומנים. הערה: דגימות מיובשות יש לנתח מיד. לאחסון, להשאיר דוגמאות בפתרון MTBE, אידיאלי בקבוקוני זכוכית (שלב 7.1). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאדות את הממס מן דגימות מימיות (משלב 7.3 או 7.4) בן לילה concentrator ואקום ללא חימום. הערה: דגימות יבשים ניתן לאחסן במשך מספר שבועות ב -80 מעלות צלזיוס לפני הניתוח. </li></ol> 9. ניתוח של ליפידים באמצעות UPLC-MS 24 <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> Re- להשעות את השברים שומנים מיובשים (משלב 8.1) ב 400 μL של אצטוניטריל: 2-propanol (7: 3, Vol / vol). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> העברת נוזלים מספיק כדי בקבוקונים זכוכית וכובע בחוזקה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שים את בקבוקונים זכוכית autosampler זכוכית מקורר (4 מעלות צלזיוס). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להזריק 2 μL לכל מדגם להפריד את השומנים על שלב הפוך (RP) C 8 טור שנערך ב 60 מעלות צלזיוס באמצעות מערכת UPLC פועל בקצב זרימה של 400 μL / min. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השתמש בניידשלבים המתוארים בטבלה 1 עבור ההפרדה הכרומטוגרפית. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> רכש את הספקטרום המונית במצב יינון חיובי ושלילי באמצעות מכשיר מתאים MS מכסה את טווח המונים בין 150 ל 1500 m / z. </li></ol> 10. ניתוח של מטבוליטים פולאר חצי קוטבי באמצעות UPLC-MS 25 . <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> Re- להשעות את השלב קוטב (משלב 8.2) ב 200 מתיל μL UPLC כיתה: מים (1: 1, כרך / כרך). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> העברת נוזלים מספיק כדי בקבוקונים זכוכית וכובע בחוזקה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שים את בקבוקונים זכוכית autosampler זכוכית מקורר (4 מעלות צלזיוס). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להזריק 2 μL מדגם זה להפריד את המטבוליטים על עמודה R C 18 שנערך ב 40 מעלות צלזיוס באמצעות מערכת UPLC פועל בקצב זרימה של 400 μL / min. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השתמש בשלבים ניידים הפרדה כרומטוגרפית עם הפרמטרים המופיעים בטבלה 2 . </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לרכוש סריקה מלאה מסה מלאה במצב יינון חיובי ושלילי לנוIng ספקטרומטר המוני מתאים כיסוי טווח המוני בין 50 ל 1500 מ &#39;/ z. </li></ol> 11. חלבון מיצוי, עיכול וניתוח 16 <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> Re- להשעות את חלבון שטף / עמילן / תא קיר גלולה (משלב 7.8) ב 200 μL של חיץ החילוץ של חלבון בחירה. הערה: אנו משתמשים במאגר אוריאה / תיוריה (5 M אוריאה, 2 mM thiourea, 15 מ&quot;מ DTT, 2% CHAPS ו מעכבי פרוטאז ו phosphatase) 27 . </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> Sonicate דגימות למשך 10 דקות באמבטיה קולית מקורר. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> דגירה דגימות במשך 30 דקות על שייקר מסלולית (100 סל&quot;ד) בטמפרטורת החדר. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> צנטריפוגה חלבונים מומס ב 10,000 x גרם במשך 5 דקות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> איסוף supernatant חלבון בצינור חדש. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לקבוע את ריכוז החלבון מן supernatant שנאספו 28 . </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> Digest 50 מיקרוגרם של חלבון בתמיסה עם פרוטוקול של בחירה. בדרך כלל, להשתמש טריפסין / Lys-C לערבב אקורדיNg אל הוראות ההפעלה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאחר העיכול, לבצע desalting של הפפטידים לפני ספקטרומטריית מסה באמצעות C 18 שלב הבמה elute מתעכל פפטידים 29 . </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לרכז את הדגימות עד יובש קרוב concentrator ואקום ללא חימום. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> Re- להשעות את הדגימות במאגר טעינה המתאים (למשל 5% אצטוניטריל, חומצה פורמית 0.5%) ולנתח את תערובות פפטיד על ידי LC-MS / MS באמצעות ספקטרומטר מסה ברזולוציה גבוהה מחובר למערכת ננו LC. הערה: הנתונים productomics למופת המוצגים בפרוטוקול זה, השתמשנו שיפוע כמתואר בטבלה 3 . </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הגדר את ספקטרומטר המסה, באמצעות אסטרטגיה 15 העליון, שבו אחד מלא סריקה (FS) היה ואחריו עד 15 נתונים תלוי MS / MS סריקות, את הפרמטרים הבאים: FS היה בטווח המוני 200-2000 מ &#39;/ z ב החלטה של ​​70,000 עם ערך היעד של 3x10 6 יונים. השג את סריקות MS / MS הנתמכות על-ידי נתונים על-ידי רמות גבוהות יותרדיסוציאציה קולסיאלית (HCD). הגדר את ערכי היעד עבור MS / MS ל 1e 5 יונים, עם זמן מילוי יון מקסימלי של 50 אלפיות השנייה, חלון בידוד של 4.0 מ &#39;/ z, אנרגיה התנגשות מנורמל (NCE) של 30% יחס מילוי של 1%. מדוד את MS / MS יונים ברזולוציה 17.500 ואת ההדרה הדינמית נקבע 60 s. </li></ol>

<ol><li>Hodgkin, A. L., Huxley, A. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+quantitative+description+of+membrane+current+and+its+application+to+conduction+and+excitation+in+nerve%5BTitle%5D)+AND+%22J+Physiol%22%5BJournal%5D)">A quantitative description of membrane current and its application to conduction and excitation in nerve.</a> J Physiol. 117 (4), 500-544 (1952).</li>
<li>Wang, Z., Gerstein, M., Snyder, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((RNA-Seq%3A+a+revolutionary+tool+for+transcriptomics%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Rev+Genet%22%5BJournal%5D)">RNA-Seq: a revolutionary tool for transcriptomics.</a> Nat Rev Genet. 10 (1), 57-63 (2009).</li>
<li>Yang, M. Q., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+emerging+genomics+and+systems+biology+research+lead+to+systems+genomics+studies%5BTitle%5D)+AND+%22BMC+Genomics%22%5BJournal%5D)">The emerging genomics and systems biology research lead to systems genomics studies.</a> BMC Genomics. 15, Suppl 11 1(2014).</li>
<li>Sheth, B. P., Thaker, V. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Plant+systems+biology%3A+insights%2C+advances+and+challenges%5BTitle%5D)+AND+%22Planta%22%5BJournal%5D)">Plant systems biology: insights, advances and challenges.</a> Planta. 240 (1), 33-54 (2014).</li>
<li>Ideker, T., Galitski, T., Hood, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+new+approach+to+decoding+life%3A+Systems+biology%5BTitle%5D)+AND+%22Annu+Rev+Genom+Hum+G%22%5BJournal%5D)">A new approach to decoding life: Systems biology.</a> Annu Rev Genom Hum G. 2, 343-372 (2001).</li>
<li>Somvanshi, P. R., Venkatesh, K. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+conceptual+review+on+systems+biology+in+health+and+diseases%3A+from+biological+networks+to+modern+therapeutics%5BTitle%5D)+AND+%22Syst+Synth+Biol%22%5BJournal%5D)">A conceptual review on systems biology in health and diseases: from biological networks to modern therapeutics.</a> Syst Synth Biol. 8 (1), 99-116 (2014).</li>
<li>Oliver, S. G., Winson, M. K., Kell, D. B., Baganz, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Systematic+functional+analysis+of+the+yeast+genome%5BTitle%5D)+AND+%22Trends+Biotechnol%22%5BJournal%5D)">Systematic functional analysis of the yeast genome.</a> Trends Biotechnol. 16 (9), 373-378 (1998).</li>
<li>Tweeddale, H., Notley-McRobb, L., Ferenci, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effect+of+slow+growth+on+metabolism+of+Escherichia+coli%2C+as+revealed+by+global+metabolite+pool+%28%22metabolome%22%29+analysis%5BTitle%5D)+AND+%22J+Bacteriol%22%5BJournal%5D)">Effect of slow growth on metabolism of Escherichia coli, as revealed by global metabolite pool ("metabolome") analysis.</a> J Bacteriol. 180 (19), 5109-5116 (1998).</li>
<li>Kim, H. K., Verpoorte, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Sample+preparation+for+plant+metabolomics%5BTitle%5D)+AND+%22Phytochemical+analysis+%3A+PCA%22%5BJournal%5D)">Sample preparation for plant metabolomics.</a> Phytochemical analysis : PCA. 21 (1), 4-13 (2010).</li>
<li>Folch, J., Lees, M., Stanley, G. H. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+Simple+Method+for+the+Isolation+and+Purification+of+Total+Lipides+from+Animal+Tissues%5BTitle%5D)+AND+%22J+Biol+Chem%22%5BJournal%5D)">A Simple Method for the Isolation and Purification of Total Lipides from Animal Tissues.</a> J Biol Chem. 226 (1), 497-509 (1957).</li>
<li>Weckwerth, W., Wenzel, K., Fiehn, O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Process+for+the+integrated+extraction%2C+identification+and+quantification+of+metabolites%2C+proteins+and+RNA+to+reveal+their+co-regulation+in+biochemical+networks%5BTitle%5D)+AND+%22Proteomics%22%5BJournal%5D)">Process for the integrated extraction, identification and quantification of metabolites, proteins and RNA to reveal their co-regulation in biochemical networks.</a> Proteomics. 4 (1), 78-83 (2004).</li>
<li>Wienkoop, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Integration+of+metabolomic+and+proteomic+phenotypes%3A+analysis+of+data+covariance+dissects+starch+and+RFO+metabolism+from+low+and+high+temperature+compensation+response+in+Arabidopsis+thaliana%5BTitle%5D)+AND+%22Mol+Cell+Proteomics%22%5BJournal%5D)">Integration of metabolomic and proteomic phenotypes: analysis of data covariance dissects starch and RFO metabolism from low and high temperature compensation response in Arabidopsis thaliana.</a> Mol Cell Proteomics. 7 (9), 1725-1736 (2008).</li>
<li>Valledor, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+universal+protocol+for+the+combined+isolation+of+metabolites%2C+DNA%2C+long+RNAs%2C+small+RNAs%2C+and+proteins+from+plants+and+microorganisms%5BTitle%5D)+AND+%22Plant+J%22%5BJournal%5D)">A universal protocol for the combined isolation of metabolites, DNA, long RNAs, small RNAs, and proteins from plants and microorganisms.</a> Plant J. 79 (1), 173-180 (2014).</li>
<li>Nakayasu, E. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((MPLEx%3A+a+Robust+and+Universal+Protocol+for+Single-Sample+Integrative+Proteomic%2C+Metabolomic%2C+and+Lipidomic+Analyses%5BTitle%5D)+AND+%22mSystems%22%5BJournal%5D)">MPLEx: a Robust and Universal Protocol for Single-Sample Integrative Proteomic, Metabolomic, and Lipidomic Analyses.</a> mSystems. 1 (3), (2016).</li>
<li>Alfonsi, K., et al. <a target="_blank" href="http://pubs.rsc.org/en/Content/ArticleLanding/2008/GC/b711717e#!divAbstract">Green chemistry tools to influence a medicinal chemistry and research chemistry based organisation.</a> Green Chem. 10 (1), 31-36 (2008).</li>
<li>Salem, M. A., Juppner, J., Bajdzienko, K., Giavalisco, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Protocol%3A+a+fast%2C+comprehensive+and+reproducible+one-step+extraction+method+for+the+rapid+preparation+of+polar+and+semi-polar+metabolites%2C+lipids%2C+proteins%2C+starch+and+cell+wall+polymers+from+a+single+sample%5BTitle%5D)+AND+%22Plant+Methods%22%5BJournal%5D)">Protocol: a fast, comprehensive and reproducible one-step extraction method for the rapid preparation of polar and semi-polar metabolites, lipids, proteins, starch and cell wall polymers from a single sample.</a> Plant Methods. 12, 45(2016).</li>
<li>Hemme, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Systems-wide+analysis+of+acclimation+responses+to+long-term+heat+stress+and+recovery+in+the+photosynthetic+model+organism+Chlamydomonas+reinhardtii%5BTitle%5D)+AND+%22Plant+Cell%22%5BJournal%5D)">Systems-wide analysis of acclimation responses to long-term heat stress and recovery in the photosynthetic model organism Chlamydomonas reinhardtii.</a> Plant Cell. 26 (11), 4270-4297 (2014).</li>
<li>Sharma, D. K., et al. <a target="_blank" href="http://link.springer.com/article/10.1007/s10811-014-0407-2">UPLC-MS analysis of Chlamydomonas reinhardtii and Scenedesmus obliquus lipid extracts and their possible metabolic roles.</a> J Appl Phycol. 27 (3), 1149-1159 (2015).</li>
<li>Delgado, R., Munoz, Y., Pena-Cortes, H., Giavalisco, P., Bacigalupo, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Diacylglycerol+activates+the+light-dependent+channel+TRP+in+the+photosensitive+microvilli+of+Drosophila+melanogaster+photoreceptors%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Diacylglycerol activates the light-dependent channel TRP in the photosensitive microvilli of Drosophila melanogaster photoreceptors.</a> J Neurosci. 34 (19), 6679-6686 (2014).</li>
<li>Bozek, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Organization+and+evolution+of+brain+lipidome+revealed+by+large-scale+analysis+of+human%2C+chimpanzee%2C+macaque%2C+and+mouse+tissues%5BTitle%5D)+AND+%22Neuron%22%5BJournal%5D)">Organization and evolution of brain lipidome revealed by large-scale analysis of human, chimpanzee, macaque, and mouse tissues.</a> Neuron. 85 (4), 695-702 (2015).</li>
<li>Khrameeva, E. E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Neanderthal+ancestry+drives+evolution+of+lipid+catabolism+in+contemporary+Europeans%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Commun%22%5BJournal%5D)">Neanderthal ancestry drives evolution of lipid catabolism in contemporary Europeans.</a> Nat Commun. 5, 3584(2014).</li>
<li>Bozek, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Exceptional+evolutionary+divergence+of+human+muscle+and+brain+metabolomes+parallels+human+cognitive+and+physical+uniqueness%5BTitle%5D)+AND+%22PLoS+Biol%22%5BJournal%5D)">Exceptional evolutionary divergence of human muscle and brain metabolomes parallels human cognitive and physical uniqueness.</a> PLoS Biol. 12 (5), 1001871(2014).</li>
<li>Krueger, S., Steinhauser, D., Lisec, J., Giavalisco, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Analysis+of+subcellular+metabolite+distributions+within+Arabidopsis+thaliana+leaf+tissue%3A+a+primer+for+subcellular+metabolomics%5BTitle%5D)+AND+%22Methods+Mol+Biol%22%5BJournal%5D)">Analysis of subcellular metabolite distributions within Arabidopsis thaliana leaf tissue: a primer for subcellular metabolomics.</a> Methods Mol Biol. 1062, 575-596 (2014).</li>
<li>Hummel, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ultra+performance+liquid+chromatography+and+high+resolution+mass+spectrometry+for+the+analysis+of+plant+lipids%5BTitle%5D)+AND+%22FrontPlant+Sci%22%5BJournal%5D)">Ultra performance liquid chromatography and high resolution mass spectrometry for the analysis of plant lipids.</a> FrontPlant Sci. 2, 54(2011).</li>
<li>Giavalisco, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Elemental+formula+annotation+of+polar+and+lipophilic+metabolites+using+%2813%29+C%2C+%2815%29+N+and+%2834%29+S+isotope+labelling%2C+in+combination+with+high-resolution+mass+spectrometry%5BTitle%5D)+AND+%22Plant+J%22%5BJournal%5D)">Elemental formula annotation of polar and lipophilic metabolites using (13) C, (15) N and (34) S isotope labelling, in combination with high-resolution mass spectrometry.</a> Plant J. 68 (2), 364-376 (2011).</li>
<li>Caldana, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Systemic+analysis+of+inducible+target+of+rapamycin+mutants+reveal+a+general+metabolic+switch+controlling+growth+in+Arabidopsis+thaliana%5BTitle%5D)+AND+%22Plant+J%22%5BJournal%5D)">Systemic analysis of inducible target of rapamycin mutants reveal a general metabolic switch controlling growth in Arabidopsis thaliana.</a> Plant J. 73 (6), 897-909 (2013).</li>
<li>Giavalisco, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Proteome+analysis+of+Arabidopsis+thaliana+by+two-dimensional+gel+electrophoresis+and+matrix-assisted+laser+desorption%2Fionisation-time+of+flight+mass+spectrometry%5BTitle%5D)+AND+%22Proteomics%22%5BJournal%5D)">Proteome analysis of Arabidopsis thaliana by two-dimensional gel electrophoresis and matrix-assisted laser desorption/ionisation-time of flight mass spectrometry.</a> Proteomics. 5 (7), 1902-1913 (2005).</li>
<li>Bradford, M. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+rapid+and+sensitive+method+for+the+quantitation+of+microgram+quantities+of+protein+utilizing+the+principle+of+protein-dye+binding%5BTitle%5D)+AND+%22Anal+Biochem%22%5BJournal%5D)">A rapid and sensitive method for the quantitation of microgram quantities of protein utilizing the principle of protein-dye binding.</a> Anal Biochem. 72, 248-254 (1976).</li>
<li>Rappsilber, J., Mann, M., Ishihama, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Protocol+for+micro-purification%2C+enrichment%2C+pre-fractionation+and+storage+of+peptides+for+proteomics+using+StageTips%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+protocols%22%5BJournal%5D)">Protocol for micro-purification, enrichment, pre-fractionation and storage of peptides for proteomics using StageTips.</a> Nature protocols. 2 (8), 1896-1906 (2007).</li>
<li>Spagou, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Hydrophilic+interaction+chromatography+coupled+to+MS+for+metabonomic%2Fmetabolomic+studies%5BTitle%5D)+AND+%22J+Sep+Sci%22%5BJournal%5D)">Hydrophilic interaction chromatography coupled to MS for metabonomic/metabolomic studies.</a> J Sep Sci. 33 (6-7), 716-727 (2010).</li>
<li>Hauck, O. K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Uric+acid+accumulation+in+an+Arabidopsis+urate+oxidase+mutant+impairs+seedling+establishment+by+blocking+peroxisome+maintenance%5BTitle%5D)+AND+%22Plant+Cell%22%5BJournal%5D)">Uric acid accumulation in an Arabidopsis urate oxidase mutant impairs seedling establishment by blocking peroxisome maintenance.</a> Plant Cell. 26 (7), 3090-3100 (2014).</li>
<li>Avin-Wittenberg, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Global+analysis+of+the+role+of+autophagy+in+cellular+metabolism+and+energy+homeostasis+in+Arabidopsis+seedlings+under+carbon+starvation%5BTitle%5D)+AND+%22Plant+Cell%22%5BJournal%5D)">Global analysis of the role of autophagy in cellular metabolism and energy homeostasis in Arabidopsis seedlings under carbon starvation.</a> Plant Cell. 27 (2), 306-322 (2015).</li>
<li>Watanabe, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Comprehensive+dissection+of+spatiotemporal+metabolic+shifts+in+primary%2C+secondary%2C+and+lipid+metabolism+during+developmental+senescence+in+Arabidopsis%5BTitle%5D)+AND+%22Plant+physiol%22%5BJournal%5D)">Comprehensive dissection of spatiotemporal metabolic shifts in primary, secondary, and lipid metabolism during developmental senescence in Arabidopsis.</a> Plant physiol. 162 (3), 1290-1310 (2013).</li>
<li>Lambers, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Proteaceae+from+severely+phosphorus-impoverished+soils+extensively+replace+phospholipids+with+galactolipids+and+sulfolipids+during+leaf+development+to+achieve+a+high+photosynthetic+phosphorus-use-efficiency%5BTitle%5D)+AND+%22New+Phytol%22%5BJournal%5D)">Proteaceae from severely phosphorus-impoverished soils extensively replace phospholipids with galactolipids and sulfolipids during leaf development to achieve a high photosynthetic phosphorus-use-efficiency.</a> New Phytol. 196 (4), 1098-1108 (2012).</li>
<li>Degenkolbe, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Differential+remodeling+of+the+lipidome+during+cold+acclimation+in+natural+accessions+of+Arabidopsis+thaliana%5BTitle%5D)+AND+%22Plant+J%22%5BJournal%5D)">Differential remodeling of the lipidome during cold acclimation in natural accessions of Arabidopsis thaliana.</a> Plant J. 70, 972-982 (2012).</li>
<li>Bromke, M. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Liquid+chromatography+high-resolution+mass+spectrometry+for+fatty+acid+profiling%5BTitle%5D)+AND+%22Plant+J%22%5BJournal%5D)">Liquid chromatography high-resolution mass spectrometry for fatty acid profiling.</a> Plant J. 81 (3), 529-536 (2015).</li>
<li>Li, N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((FAX1%2C+a+novel+membrane+protein+mediating+plastid+fatty+acid+export%5BTitle%5D)+AND+%22PLoS+Biol%22%5BJournal%5D)">FAX1, a novel membrane protein mediating plastid fatty acid export.</a> PLoS Biol. 13 (2), 1002053(2015).</li>
<li>Kueger, S., Steinhauser, D., Willmitzer, L., Giavalisco, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((High-resolution+plant+metabolomics%3A+from+mass+spectral+features+to+metabolites+and+from+whole-cell+analysis+to+subcellular+metabolite+distributions%5BTitle%5D)+AND+%22Plant+J%22%5BJournal%5D)">High-resolution plant metabolomics: from mass spectral features to metabolites and from whole-cell analysis to subcellular metabolite distributions.</a> Plant J. 70 (1), 39-50 (2012).</li>
</ol>

למחברים אין מה לחשוף

במאמר זה אנו מתארים וממחישים פרוטוקול מיצוי פשוט ויישומי מאוד לניתוח ליפידומי, מטבולומי ופרוטומטי מקיף מדגם עלה בודד של 50 מ&quot;ג. השיטה שימשה בעבר במספר מחקרים, שפורסמו בכתבות מגוונות 17 , 18 , 19 , 20 , 21 , 22 , 23 , 24 , 25 , 26 , 31 , 32 , 33 , 34 , 35 , 36 , 37 והוכיח, בנוסף ישר קדימה שלהזרימת עבודה וישימות גבוהה להיות חזקים לשחזור. כאן סיפקה יישומים להראות כמה שיטות שגרתיות עבור ההקרנה הראשונית של מדגם ביולוגי מורכב. אלה נתונים בקנה מידה גדול metabolomic ו lipidomic ערכות נתונים יכולים לספק מידע מקיף על השינויים רחב או ספציפי של מטבוליזם של המערכת הביולוגית ניתח, בעוד הנתונים המתקבלים מניתוח של חלבונים, מספק תובנות כמותית (שפע) ואיכותי (שינויים ) שינויים של אנזימים, חלבונים מבניים או גורמי שעתוק (TFs) השולטים בפונקציות הסלולר ובמכונות. בהתאם לכך, לנתוני אומיקס אינטגרטיביים יש פוטנציאל לחשוף מידע ראשוני על שינויים אפשריים הנגרמים על ידי הפרעות גנטיות או ביוטיות ו / או אביוטי של מערכת ביולוגית, על ידי הבהרת שינויים מולקולריים של מולקולות מגוונות הקשורים מסלולים מטבוליים ספציפיים או תהליכים תאיים. כמובן, בטווח הארוך, זה חיוני למדי, עבור ניתוח מוצלח של ביולוגיה מערכות, על מנת למקסם את מספר גופים מולקולריים נותחו ומורשים, המאפשר ניטור של פונקציות ופעילויות סלולריות באופן מלא ככל האפשר. לשם כך, השברים שהתקבלו ניתן ליישם בנוסף שיטות אנליטיות מגוונות, מיקוד תרכובות נוספות או כיתות מתחם ( איור 4 ). עם זאת, יש לציין כי אסטרטגיית הניתוח הגלובלית של הנתונים המתקבלים יכולה להיות בעקבות שתי אסטרטגיות שונות: מצד אחד, אנו מדגישים את ההבהרה של פונקציות הסלולר על ידי כימות של תרכובות ידועות. מצד שני, רבים של מטבוליטים שנמדדו ושומנים עדיין לא ידוע או ביאורים. אלה, עדיין, ללא שם לב מדידות מורכבות מכילים גם שפע של מידע משמעותי, אשר, ניתן להשתמש בשיטות סטטיסטיות עבור סיווג או אפליה בבין קבוצות או טיפולים 20 , 21 , 22 . עם זאת, אלה compounds ידוע, במיוחד אלה רלוונטיים עבור סיווג קבוצה או לשמש biomarkers צריך להיות מזוהה. תהליך זיהוי זה הוא למרבה הצער די משעמם ולא ניתן להשיג ללא מדידות אנליטיות נוספות או אסטרטגיות 38 . כפי שניתן לראות בתרשים 4 , מספר התרכובות הלא-מסובכות גבוה למדי (למעשה הרוב המכריע). עם זאת, כאמור לעיל, פסגות כרומטוגרפיות אלה יכולות להיות מטופלות במסגרת ניתוח הנתונים, ולכן ניתן להשפיע על הגורמים המשפיעים באופן משמעותי על הישויות ועל מנת לעמוד באסטרטגיות זיהוי נוספות. לסיכום, אנו יכולים להסיק כי כאן הציג פרוטוקול מספק מספר יתרונות עבור מערכות ביולוגיה ניסיונית כמו גם עבור יישום סטטיסטי קלאסיAtions. ראשית, מאחר שכל השברים מופקים ממדגם יחיד, השונות בין נתוני הניסוי השונים (ליפידים, מטבוליטים, חלבונים) מופחתת באופן משמעותי, שכן כל קבוצת נתונים נגזרת מאותו אלכוה מדגם. זה בבירור מוביל להשוות מוגברת של התוצאות שהתקבלו. שנית, השיטה היא מדרגית בקלות עושה את זה ולכן תואם מאוד עם סכומים מדגם קטן עד גדול. אנו משתמשים באופן שגרתי 10-100 מ&quot;ג של דגימות רקמה, אך מחקרים מוצקים ליפידומית בוצעו גם על כ 20 זרעים ארבידופסיס 31 . במיוחד תאימות עם כמויות מדגם קטן עושה את השיטה החלה אם כמויות מוגבלות של רקמות ביולוגיות או דגימות זמינים. ובכל זאת, גם אם מספיק חומר מדגם זמין, השיטה המוצגת כאן מציעה את היתרון לנצל דגימות אלה במספר גדול יותר של משכפל ניסיוני במקום uלשיר אותם עבור הליכי מיצוי שונים. זה מאפשר ניתוח נתונים סטטיסטיים טובים יותר מעודן. שלישית, מאחר שהשיטה מתבססת על חלוקה נוזלית-נוזלית של מולקולות קוטביות ולא קוטביות, היא מספקת, להבדיל משיטות מיצוי פשוטות חד-פאזיות ( למשל, תמציות מתנול) צעד משמעותי דה-מסובך בהליך. זה יעיל מדגם דה מורכבות מוביל טיהור חלקי של שברים בודדים עקב ההפרדה של מולקולות מפריעות כימית אחד מהשני. לפיכך, תהליך החלוקה הכימית לא רק מספק יתרון מעשי עבור aliquoting שיטתי של דגימות חילוץ לתוך כיתות כימיים שונים, אלא גם משפר את המדידות האנליטיות הפרט, שכן הוא מסיר תרכובות מזהמים מן שברים שונים. ברור, אנו יכולים להבחין כי במיוחד את השומנים, אשר מחולקים לשלב אורגני אשר בדרך כלל להשפיע לרעה עלאנליזה כרומטוגרפית של תרכובות קוטביות, תיעלם כמעט לחלוטין משבריר הקוטב. הדבר נכון גם לניתוח של שומנים הידרופובי, אשר יהיה מדולדל של תרכובות הקוטב. מלבד הטיהור של תרכובות קוטביות ולא קוטביות זה מזה, אנו לרוקן ולאסוף חלבונים ומולקולות מקרו אחרות מן המדגם, אשר לא רק מספק חלק נפרד, אשר יכול להיות מנוצל עבור חלבון, עמילן וניתוח קיר התא 16 , אלא גם מוביל מדגם נקי בתוך שברים בודדים. זה רלוונטי במיוחד, שכן ידוע כי נוכחות של מקרומולקולות גדולות, מוביל נזק או לפחות חיים קצרים יותר של העמודות האנליטיות. ואחרון חביב, שיטת החילוץ MTBE המתואר, אשר מסתמך על מסוכן פחות וחסכוני יותר החלפת כלורופורם ממס 15 , כבר הוצגו על ידי מספר מחקרים מהקבוצה שלנו, להיות appl applIcibility עבור דגימות ביולוגיות שונות מן הצמחים 16 , אצות 17 , 18 , זבובים 19, אלא גם כמה רקמות יונקים, איברים או תאים 20 , 21 , 22 .

ביולוגיה של מערכות, אשר צמחה באמצע המאה הקודמת 1 והתקדם על ידי ניתוח בקנה מידה גדול של נתונים גנומיים transcriptomic נתונים 2 , 3 , פיתחה לגישה חדשה חיונית לניתוח של מערכות ביולוגיות מורכבות 4 , 5 . המטרה העיקרית של ביולוגיה של מערכות היא לפענח את האינטראקציות של המרכיבים והתלות במערכות הביולוגיות ולגשר על הקשר בין גנוטיפים, מימושם, התמורות המולקולריות והפנוטיפים המתקבלים. לפיכך, שילובם של מערכי נתונים מקיפים, שיוצרו על ידי גישות אנליטיות שונות, כגון גנומיקה, תעתיק, מטבוליומיקה, ליפידומיקה ופרוטומיקה והניתוח החישובי שלהם, הפכו לתנאי מוקדם לתיאור ולהבנה של מערכות ביולוגיות מורכבות. בס<html> על המגוון הכימי העצום והמורכבות של מרכיבים ביולוגיים בכל מערכת חיים, הייצור של נתונים גדולים ומקיפים של &#39;אומיקס&#39; מסתמך במידה רבה על איכות שיטת החילוץ המיושמת 9 . בנוסף לאיכות שיטת החילוץ, כלכלת השיטה חשובה; זה אומר שזה יהיה רצוי להשיג מידע מולקולרי כמו כמה קלט מדגם קטן ככל האפשר. לעתים קרובות, כמויות מדגם יכולות להיות מגבילות ולכן רצוי מאוד להשתמש בשיטת מיצוי, אשר יכולה להפיק כמו כיתות מולקולריות רבות מתוך מיצוי יחיד של מדגם נתון. משמעות הדבר היא שבמקום להשתמש במספר שיטות מיצוי מיוחדות להפקת מערכים מורכבים שונים מאלוקים מדגמים שונים של אותו מדגם, נעשה שימוש בשיטת מיצוי רציף, אשר מפצלת את המרכיבים המולקולריים של aliquot יחיד לשברים מולקולריים שונים. _content &quot;&gt; השיטה הנפוצה המשמשת לשיטות חלוקה מפוצלות אלה מבוססת על שיטת הפקת השומנים דו-פאזית מ- Folch et al שפותחה בשנת 1957 10. שיטה זו מבוססת על כלורופורם: מחיצות מתנול / מים של מטבוליטים קוטביים והידרופובים שנועדו לנקות ולדגימה de-complex עבור ניתוח ליפידים באיכות גבוהה.עם התפתחות רב של מערכות ביולוגיה אומיקס, שיטת Folch היה עוד, צעד, משופרת על ידי ניצול זה עבור מחיצת המדגם של חלבונים מטבוליטים קוטב ושומנים עבור גז, נוזלים מבוססי כרומטוגרפיה מטבולית וליפידומיה של תרכובות קוטב הידרופובי, בנוסף פרוטאומטי נוזלי מבוססי כרומטוגרפיה 11 , 12 , 13 , 14. למרבה הצער, כל השיטות הללו מסתמכים על שיטת מיצוי המבוססת על כלורופורם, אשר לא רק מוביל לא רצויRmation של גלולה חלבון כמו interfase בין הקוטב לבין השלב בשלב, אבל הוא גם ממס בלתי רצוי מנקודת מבט כימיה ירוקה 15 , 16 . עם זאת, מתיל המיל טרט בוטיל אתר (MTBE) מתגבר על שתי הבעיות הנ&quot;ל והוא תחליף מתאים כלורופורם. בהתאם לדרישות אלו, החלטנו להקים שיטת מיצוי המבוססת על מים המבוססת על מתנול: MTBE, אשר ממלאת את כל המפרטים הנ&quot;ל ולכן פועלת כנקודת מוצא אידיאלית לניתוח רב-אומני מקיף. פרוטוקול זה מנחה את המשתמש צעד אחר צעד באמצעות זרימת עבודה פשוטה, מהירה לשחזור של הכנת המדגם, כולל פתרון בעיות של בעיות שנצפו בדרך כלל. יתר על כן, נביא בקצרה נתונים אנליטיים למופת של ספקטרומטריית מסה כרומטוגרפית נוזלית-עלית (UPLC-MS)Lipidomics אד, metabolomics ו proteomics פרופיל מ דגימת רקמת הצמח. למרות הדוגמאות הנתונות נגזרים מ 50 מ&quot;ג של דגימת רקמה ארבידופסיס thaliana עלה, פרוטוקול זה שימש במשך כמה דגימות ביולוגיות אחרות רקמות, כולל אצות 17 , 18 , חרקים 19 ותאי יונקים, איברים ורקמות 20 , 21 , 22 . היקף פרוטוקול החילוץ המוצג הוא לספק תיאור ברור ומפורט של טרום הדגימה טיפול מדגם הליך החילוץ עצמו. למרות שאנו מספקים שלוש דוגמאות קצרות של היישום האנליטי, מידע מפורט על הטיפול טרום ואחרי נתונים אנליטי ניתן לקבל מן הפרסומים הקודמים שלנו 16 , 23 , 24 , <supClass = &quot;xref&quot;&gt; 25 , 26 .

<table><tbody><tr><td><חזק>ריאגנטים ותקנים</חזק></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>אמפיצילין&nbsp;</td><td>סיגמא אולדריץ'</td><td>A9393-5G</td><td>תקן פנימי למטבוליטים</td></tr><tr><td>קורטיקוסטרון&nbsp;</td><td>סיגמא אולדריץ'</td><td>27840-500MG</td><td>תקן פנימי למטבוליטים, HPLC דרגה</td></tr><tr><td>13C סורביטול</td><td>סיגמא אולדריץ'</td><td>605514</td><td>תקן פנימי למטבוליטים, ISOTEC&reg; &nbsp; איזוטופים יציבים</td></tr><tr><td>1,2-diheptadecanoyl-sn-glycero-3-phosphocholine (17:0 PC)&nbsp;</td><td>Avanti Polar Lipids</td><td>850360P</td><td>תקן פנימי לליפידים</td></tr><tr><td>מתנול (MeOH)&nbsp;</td><td>Biosolve Chemicals</td><td>13684102</td> כימיקלים ביוזול <td>מים בדרגת ULC-MS</td></tr> 23214102 אתר מתיל טרט-בוטיל (<tr><td></td><td></td><td></td>MTBE) <td>בדרגת ULC-MS</td></tr>;<tr><td></td><td>Biosolve Chemicals</td><td>13890602</td> תערובת טריפסין/Lys-C <td>בדרגת HPLC</td></tr><tr><td>&nbsp;</td><td>Promega</td><td>V5072</td><td>עיכול אנזימטי של חלבונים</td></tr><tr><td><חזק>ציוד</חזק></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>איזון&nbsp;</td><td>תאגיד Sartorius&nbsp;</td><td>14 557 572</td><td></td></tr><tr><td>טחנת מערבל טחינת רקמות&nbsp;</td><td>Retsch, טחנת מיקסר MM 300</td><td>20.746.0001</td><td></td></tr><tr><td>טיט ועלי &nbsp;</td><td>מערבל מערבולת סיגמא אולדריץ'</td><td>Z247464-1EA</td><td></td></tr><tr><td>&nbsp;</td><td>מערבולת-ג'יני 2, דגם G560</td><td>SI-0236</td><td></td></tr><tr><td>רכז ואקום</td><td>מהירות סריקה מקסי ואק אלפא מאיידים</td><td>7.008.500.002</td><td></td></tr><tr><td>2 מ"ל צינורות מיקרוצנטריפוגה נעילה בטוחה&nbsp;</td><td>Eppendorf</td><td>30120094</td><td>משמש להרחבת דגימה</td></tr><tr><td>1.5 מ"ל צינורות מיקרוצנטריפוגה עם נעילה בטוחה&nbsp;</td><td>Eppendorf</td><td>30120086</td><td>משמש לשברים</td></tr><tr><td>שייקר</td><td>Eppendorf Thermomixer 5436</td><td>2050-100-05</td><td></td></tr><tr><td>Sonicator&nbsp;</td><td>USC 300&nbsp;TH</td><td>142-0084</td><td></td></tr><tr><td>מיקרוצנטריפוגה מקוררת</td><td>אפנדורף, דגם 5427R</td><td>22620701</td><td></td></tr><tr><td>מערכת UPLC&nbsp;</td><td>מערכת Waters Acquity UPLC (Waters, Machester, UK)</td><td></td><td></td></tr><tr><td>&nbsp;מערכת MS&nbsp;</td><td>Exactive, מסוג Orbitrap, MS (Exactive, Thermo-Fisher, ברמן, גרמניה).</td><td></td><td></td></tr><tr><td>עמודת C8 אתיל היברידית מגושרת (RP) בשלב הפוך (BEH) (100 מ"מ ופעמים; 2.1 מ"מ המכיל 1.7 &mu; חלקיקים בקוטר m)</td><td>ווטרס, מאצ'סטר, בריטניה</td><td>186002878</td><td>ניתוח של ליפידים</td></tr><tr><td>RP סיליקה בעלת חוזק גבוה (HSS) עמודת T3 (100 מ"מ ופעמים; 2.1 מ"מ המכיל 1.8 &mu; חלקיקים בקוטר m)&nbsp;</td><td>ווטרס, מאצ'סטר, בריטניה</td><td>186003539</td><td>ניתוח מטבוליטים</td></tr><tr><td>Q ExactivePlus ספקטרומטר מסה ברזולוציה גבוהה המחובר למערכת EASY-nLC 1000&nbsp;</td><td>תרמו-פישר, ברמן, גרמניה</td><td></td><td>ניתוח פפטידים</td></tr></tbody></table>

שיטה פשוטה הפיצול מופץ לניתוח מקיף של מטבוליטים, שומנים וחלבונים מדגם יחיד

A Simple Fractionated Extraction Method for the Comprehensive Analysis of Metabolites, Lipids, and Proteins from a Single Sample

הבנה של מערכות ביולוגיות מורכבות דורשת מדידה, ניתוח ואינטגרציה של מערכים מורכבים מרובים של התא החי, הנקבעת בדרך כלל על ידי מדידות תמליליות, פרוטאומיות, מטבוליות וליפידומיות. בפרוטוקול זה, אנו מציגים שיטה פשוטה עבור מיצוי לשחזור של מטבוליטים, שומנים וחלבונים מ רקמות ביולוגיות באמצעות aliquot אחד לכל מדגם. שיטת החילוץ מבוססת על אתר מתיל-בוטל אתר: מתנול: מערכת מים לנוזל: מחיצות נוזלי של מטבוליטים הידרופובי וקוטב לשני שלבים בלתי ניתנים לזיהום יחד עם משקעים של חלבונים מקרומולקולות אחרות כמו גלולה מוצק. שיטה זו, אם כן, מספקת שלושה שברים שונים של הרכב מולקולרי ספציפי, אשר תואם באופן מלא עם תפוקה משותפת גבוהה &quot;טכנולוגיות&quot; אומיקס כגון כרומטוגרפיה נוזלית (LC) או כרומטוגרפיה גז (GC) מצמידים ספקטרומטרים המונית. למרות שהשיטה היתה יוזמהΑ שפותחה עבור ניתוח של דגימות רקמות צמח שונות, היא הוכיחה להיות תואם באופן מלא להפקת וניתוח של דגימות ביולוגיות ממערכות מגוונות כמו אצות, חרקים, רקמות יונקים ותרבויות תאים.

נתונים מקיפים רב Omics נתונים הם יקרים להבנה של מערכות ביולוגיות מורכבות. האסטרטגיה לניסוי ביולוגי מוצלח מתחילה בדרך כלל מעיצוב ניסיוני משמעותי, הגדרת ניסוי וביצועים, ואחריו איסוף מדגם, מיצוי, איסוף נתונים אנליטיים, עיבוד נתונים גולמי, ניתוח נתונים סטטיסטיים, זיהוי מטבוליטים רלוונטיים ופרשנות נתונים ביולוגית כולל מיפוי נתיב ויזואליזציה ( איור 1 ). בפרוטוקול החילוץ שהובא כאן, אנו מתמקדים במדגם-איסוף, -להטוט צעדים צעדים, אשר מתוארים סקירה מפורט עבודה בתרשים 2 . למטרות הדגמה נבחרה 50 מ&quot;ג של רקמת רקמת ארבידופסיס. חומר זה נקצר, הקרקע וחולץ לפני שהכניסו אותו לשלושהמופת אנליטי UPLC-MS פלטפורמות, מתן נתונים שניתן להשתמש בהם עבור ניתוח ממוקד ובלתי ממוקדת ליפידומית, metabolomic ו proteomic. תרשימים 2 ו -6 כוללים גם תמונות נציג איך, בתנאים סטנדרטיים, ממיס החילוץ צריך להיראות. בנוסף, דוגמאות של דגימות המכילות כמויות מופרזות של מקרומולקולות זירז (חלבונים ועמילן) ודגימות עם homogenization מדגם הולם מוצגים ( איור 3 ). פתרון בעיות אלה שתי בעיות נפוצות ניתנת בקצרה באיור 3 אבל זה גם דנו בפירוט רב יותר בפרסום הקודם שלנו 16 . דמויות 4 ו -5 דוגמאות המתאר של שלושה chromatograms אנליטי נגזר השומנים, הקוטב / semI-polar מטבוליטים וניתוח חלבון. ליפידים, אשר נלקחו משלב MTBE העליון ( איור 2 ), נותחו על ידי שלב כרומי (PhR) C 8 כרומטוגרפיה נוזלית ביצועים אולטרה יחד עם ספקטרומטריית מסה ברזולוציה גבוהה. ליפידים ניתן לרכוש באמצעות מצבי יינון MS חיוביים ושליליים ( איור 4 , חלונית העליונה) 16 , 24 . קוטבי ו קוטב חצי משנית מטבוליטים ראשוניים ומשניים נותחו מן הקוטב (מים / מתנול) שלב ( איור 2 ) על ידי שלב הפוך (RP) C 18 UPLC-MS 25 . השיטה המתוארת, תוך שימוש בכרומטוגרפיה הפוכה, תואמת מאוד את ניתוח המטבוליטים הקוטביים למחצה (כלומר מטבוליטים ממטבוליזם משני של הצמח), וניתן לנתח אותם באמצעות מצבי יינון חיוביים ושליליים ב- MS( איור 4 , חלונית תחתונה) 16 . יותר מטבוליטים הידרופיליים של חלק זה (סוכרים, חומצות אמינו קוטביות וכו &#39;), אשר אינם מראים שימור טוב על החומר בשלב הפוכה, ניתן לנתח על ידי שיטות אנליטיות אחרות כגון GC-MS 16 או הידרופיליות אינטראקציה כרומטוגרפיה 30 . החלבונים, אשר נלקחו גלולה מוצק בתחתית צינור החילוץ ( איור 2 ), היו ב-פתרון מתעכל מנותח באמצעות אקדח ירה LC-MS ( איור 5 ), בעוד פרוטוקול להפקת עמילן קיר התא החומר ניתן לקבל פרוטוקול שפורסם בעבר שלנו 16 . לסיכום, יותר מ -200 מינים שומנים, 50 מטבוליטים חצי קוטביים המצוין וכמה אלפי proteiNs יכול להיות מזוהה באופן שגרתי מדוגמאות מהסוג המשמש בדוגמה שלנו. בנוסף, השיטה הראתה הישימות רחב באמצעות רקמות שונות, איברים חומר התרבות התא ( איור 6 ). <img alt="איור 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55802/55802fig1.jpg" /> איור 1: זרימת עבודה כללית עבור בקנה מידה גדול ניתוח לא ממוקד אומיקס. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55802/55802fig1large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של דמות זו.</a> <img alt="איור 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55802/55802fig2.jpg" /> איור 2 : הכנת דוגמאות והפקת זרימת עבודה לניתוח ליפידים, מטבוליטים וחלבונים מאלומיניום יחיד של דוגמא ביולוגית.<a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55802/55802fig2large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של דמות זו.</a> <img alt="איור 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55802/55802fig3.jpg" /> איור 3 : דוגמאות להמחשה של בעיות שנצפו בדרך כלל באמצעות פרוטוקולים לחלוקת פאזה של שני פאזות. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55802/55802fig3large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של דמות זו.</a> <img alt="איור 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55802/55802fig4.jpg" /> איור 4 : Chromatograms נציג של מטבוליטים ליפידים חצי קוטבי מ ארבידופסיס thaliana תמציות עלה. בסיס שיא chromatogramS של ליפידים (חלונית העליונה) ו חצי קוטב מטבוליטים (חלונית תחתונה) ניתח במצב יינון חיובי 16 . תרשימי העוגה בפינה הימנית העליונה של כל כרומטוגרם מראה את מספר השומנים והמטבוליטים המזוהים לשיעורים כימיים שונים. Chl, chlorophylls; דאג, diacylglyceride; DGDG, digalactosyldiacylglycerol; FA, חומצת שומן; LysoPC, lysophosphatidylcholine; MGDG, monogalactosyldiacylglycerol; PC, phosphatidylcholine; PE, phosphatidylthanolamamine; PG, פוספטידיגליצרול; PI, phosphatidylinositol; נ.ב., phosphatidylserine; SP, sphingolipid; SQDG, sulfoquinovosyldiacylglycerol; TAG, triacylglyceride. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55802/55802fig4large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של דמות זו.</a> <img alt="איור 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55802/55802fig5.jpg" /> איור 5 <s<html> Trong&gt;: נציג בסיס שיא כרומטוגרמה של פפטידים מ ארבידופסיס thaliana תמציות עלה. תרשים העוגה מראה בפינה הימנית העליונה מציין את מספר החלבונים שזוהו לתהליכים ביולוגיים שונים 16 . <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55802/55802fig5large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של דמות זו.</a> <img alt="איור 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55802/55802fig6.jpg" /> איור 6 : דוגמאות מיצוי נציג סוגים שונים של רקמות מן Wild-type Arabidopsis thaliana . כל הדגימות חולצו באמצעות 50 מ&quot;ג משקל טרי מן הרקמות שצוינו.&quot;&gt; אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של דמות זו. <table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always" style=";text-align:right;direction:rtl"><tbody><tr><td> זמן (דקות) </td><td> % מאגר למאגר B </td><td></td></tr><tr><td> 0 עד 1 דקות </td><td> 45% א </td><td> מאגר A: 1% 1M NH4 אצטט, חומצה אצטית 0.1% במים UPLC MS כיתה </td></tr><tr><td> 1 עד 4 דקות </td><td> שיפוע לינארי מ 45% עד 25% A </td><td> מאגר B: 1% 1M NH4-אצטט, חומצה אצטית של 0.1% באצטוניטריל / איזופרונול 7: 3, (v: v) </td></tr><tr><td> 4 עד 12 דקות </td><td> שיפוע לינארי מ 25% ל A 11% א </td><td> קצב זרימה 400 μL / min </td></tr><tr><td> 12 עד 15 דקות </td><td> שיפוע לינארי מ 11% A ל 0% A </td><td> נפח הזרקה 2 μL </td></tr><tr><td> 15 עד 19.5 דקות </td><td> שטפו את העמודה 4.5 דקות עם 0% A </td><td></td></tr><tr> &lt;Td&gt; 19.50 to 19.51 min </td><td> חזרה ל 45% א </td><td></td></tr><tr><td> 19.51 עד 24 דקות </td><td> לאזן עם 45% A </td><td></td></tr></tbody></table> טבלה 1: הפרמטרים צבע עבור הפרדת RP-UPLC של ליפידים. RP, שלב הפוך. UPLC, כרומטוגרפיה נוזלית אולטרה ביצועים. <table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always" style=";text-align:right;direction:rtl"><tbody><tr><td> זמן (דקות) </td><td> % מאגר למאגר B </td><td></td></tr><tr><td> 0 עד 1 דקות </td><td> 99% א </td><td> מאגר A: חומצה פורמית 0.1% במים כיתה UPLC </td></tr><tr><td> 1 עד 11 דקות </td><td> שיפוע לינארי מ -99% A עד 60% A </td><td> מאגר B: חומצה פורמית של 0.1% ב - ASLC גראטוניטריל UPLC </td></tr><tr><td> 11 עד 13 דקות </td><td> שיפוע לינארי מ 60% עד 30% א </td><td> קצב זרימה 4001, L / min </td></tr><tr><td> 13 עד 15 דקות </td><td> שיפוע לינארי מ 30% A עד 1% A </td><td> נפח הזרקה 2 μL </td></tr><tr><td> 15-16 דקות </td><td> שטפו את העמודה עבור 1 דקות עם 1% A </td><td></td></tr><tr><td> 16 עד 17 דקות </td><td> שיפוע לינארי מ 1% עד 99% A </td><td></td></tr><tr><td> 17 עד 20 דקות </td><td> לאזן במשך 3 דקות ב 99% A </td><td></td></tr></tbody></table> טבלה 2: הפרמטרים צבע עבור הפרדת RP-UPLC של מטבוליטים פולאר וקוטב חצי. RP, שלב הפוך. UPLC, כרומטוגרפיה נוזלית אולטרה ביצועים. <table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always" style=";text-align:right;direction:rtl"><tbody><tr><td> זמן (דקות) </td><td> % מאגר למאגר A </td><td></td></tr><tr><td> 0 עד 5 דקות </td><td> שיפוע לינארי בין 0 ל -10% </td><td> מאגר A: חומצה פורמית 0.1% במים כיתה UPLC </td></tr><tr><td> 5 עד 80 דקות </td><td> שיפוע לינארי מ 10% ל 40% </td><td> מאגר B: 0.1% חומצה פורמית ב 60% UPLC כיתה אצטוניטריל </td></tr><tr><td> 80 עד 85 דקות </td><td> שיפוע ליניארי מ 40% ל 60% </td><td> קצב זרימה 300 nL / min </td></tr><tr><td> 85 עד 86 דקות </td><td> שיפוע ליניארי מ -60% ל -95% </td><td> נפח הזרקה 5 μL </td></tr><tr><td> 86 עד 91 דקות </td><td> לשטוף עמודה 5 דקות עם 95% </td><td></td></tr><tr><td> 91 דקות 92 דקות </td><td> שיפוע ליניארי מ 95% ל 0% </td><td></td></tr><tr><td> 93 עד 110 דקות </td><td> לאזן את הטור במשך 17 דקות ב 0% </td><td></td></tr></tbody></table> טבלה 3: הפרמטרים צבע עבור הפרדת ננו LC של פפטידים. LC, כרומטוגרפיה נוזלית.

פרוטוקול מיצוי מקיף של שומנים, מטבוליטים חלבונים מ רקמות ביולוגיות באמצעות מדגם אחד מוצג.

Understanding of complex biological systems requires the measurement, analysis and integration of multiple compound classes of the living cell, usually ...

המטרה הכוללת של שיטה זו היא להפיק ולנתח את כל הישויות המולקולריות העיקריות, כולל מטבוליטים פולריים וחצי-פולריים, ליפידים וחלבונים, מדגימה אחת באמצעות מיצוי פשוט ומפוצל ב-methyl-tributyl ether. בדרך כלל, מדענים מוצאים כי ניתוח של מספר מחלקות תרכובים מדגימה אחת הוא מאתגר. באמצעות מיצוי ה-MTBE שאנו מציגים כאן, ניתן למצות ולנתח מספר מחלקות תרכובים, כגון ליפידים, מטבוליטים וחלבונים, מדגימה אחת.היתרון המרכזי של טכניקה זו הוא היכולת להפיק באופן חסון את כל מחלקות התרכובים המולקולריים מכמות קטנה של מנת דגימה אחת. שיטה זו מסייעת במתן מענה לשאלות יסודיות בביולוגיה של מערכות, מכיוון שהיא מספקת את הבסיס הניסיוני לניתוח מולטי-אומיקס, על ידי אספקת פרקציות שניתן להשתמש בהן לניתוח באמצעות פרוטאומיקה, ליפידומיקה ומטבולומיקה. הפרוטוקול הבא מודגם באמצעות רקמת עלה של Arabidopsis.Arabidopsis הם צמחים פורחים קטנים ממשפחת ה-Brassicaceae, וקרובים לכרוב. התחילו את ההליך על ידי קירור מקדים של מחזיקי מבחנות הומוגניזטור הרקמות בחנקן נוזלי למשך 10 דקות לפחות. הוציאו את הדגימות מהחנקן הנוזלי והניחו אותן במחזיקי המבחנות.לאחר מכן, הוציאו את מחזיקי המבחנות מהחנקן הנוזלי. העבירו במהירות את מחזיקי המבחנות להומוגניזטור רקמות, והגדירו את ההומוגניזטור לטחינת החומר הביולוגי לאבקה דקה והומוגנית. עבור עלים, השתמשו ב-20 hertz למשך דקה אחת.ניתן לשנות את זמן ומהירות ההומוגניזציה בהתאם לרקמה. ודאו כי אתם מבצעים הומוגניזציה עד שהדגימה המתקבלת הופכת לאבקה עדינה מאוד. כמו כן, יש לשמור על הדגימה קפואה בכל שלב של ההומוגניזציה.הומוגניזו את הדגימות, ולאחר מכן הוציאו את הדגימות הביולוגיות ממחזיקי המבחנות. אם הן לא ישמשו באופן מיידי, מקמו אותן במקפיא של 80- מעלות צלזיוס עד לשלב המיצוי הבא. סמנו ארבע מבחנות מיקרוצנטריפוגה בעלות תחתית עגולה וסגירת בטיחות בנפח 2 מיליליטר עם מספר הדגימה.קררו מראש את המבחנות ומספר שפכטלים על ידי טבילתם בחנקן נוזלי. לאחר שהמבחנות והשפכטלים קרים, הניחו את אחת המבחנות על מאזניים אנליטיים, והשתמשו בשפכטל כדי להעביר מנה של 25 milligrams של אבקת רקמה אל מבחנת המיקרוצנטריפוגה. רשמו את המשקל המדויק עבור כל דגימה, ולאחר מכן הניחו מיד את הדגימות בחנקן נוזלי.בצע שלב זה במהירות כדי למנוע הפשרה של חומר הצמח. אחסן את הדגימות המחולקות בטמפרטורה של 80- מעלות צלזיוס עד לשלב המיצוי. כדי להיערך למיצוי, קרר מראש את methyl tert-butyl ether, או את תערובת המיצוי של MTBE methanol, שהוכנה כפי שמתואר במסמך המצורף, במקפיא בטמפרטורה של 20- מעלות צלזיוס.הוציאו את הדגימות המאליקוטיות, והוסיפו מיליליטר אחד של תערובת המיצוי שקולל מראש לכל מבחנה של דגימה. בצעו שלב זה במהירות. ל-MTBE צמיגות נמוכה והוא עלול לטפטף מקצה הפיפטה.ערבבו כל דגימה באופן מיידי במערבל וורטקס עד שהרקמה תהיה הומוגנית היטב בתוך תערובת המיצוי. השאירו את המבחנות במעמד על שולחן העבודה עד שכל הדגימות יומצאו. שלב זה הוא קריטי.כאן אנו משקיעים חלבונים ומנטרלים את פעילותם האנזימטית. דגרו את כל הדגימות על מנער אורביטלי במהירות של 100 RPM למשך 45 דקות בטמפרטורה של ארבע מעלות צלזיוס. לאחר מכן, בצעו סוניקציה לדגימות למשך 15 דקות באמבטT סוניקציה קר מאוד.בשלב הבא, כדי לבצע הפרכת שברים באמצעות הפרדת פאזות, הוסיפו לכל מבחנה של דגימה 650 µL של תמיסה ביחס של שלושה ל-אחד של מים ומתנול. לאחר מכן, ערבבו באמצעות וורטקס למשך דקה אחת. סבבו את הדגימות בצנטריפוגה במהירות של 20,000 ×g למשך חמש דקות בטמפרטורה של 4 °C.לאחר שלב זה, יש לטפל במבחנות בזהירות כדי למנוע ערבוב של שני הפאזות הנוזליות ולהימנע מהפרעה למשקע השקוע. בשלב זה, קיימות שתי פאזות נוזליות מותרות עם משקע מוצק בתחתית המבחנה. הפאזה העליונה הבלתי פולרית מכילה ליפידים.הפאזה המימית התחתונה מכילה מטבוליטים פולריים וחצי-פולריים. המשקע מכיל חלבונים, עמילנים ודופן התא. העבירו 500 microliters מהממס מהפאזה העליונה המכילה ליפידים אל נבובת מיקרוצנטריפוגה מסומנת בנפח 1.5 milliliter.לאחר מכן, בעזרת פפטה של 200 microliter, הסירו בזהירות את שארית השכבה השומנית והשליכו אותה. כעת, העבירו 400 microliters מהממס מהשכבה התחתונה אל מבחנה של microcentrifuge בנפח 1.5 milliliter המסומנת. העבירו מנה נוספת של 200 microliters למבחנת micro-fuge לצורך ביצוע ניתוחים נוספים, כגון ניתוח מטאבוליטים מבוסס גז כרומטוגרפיה.הסיר והשלך את שארית הפאזה המימית על ידי שאיבה של הנפח העודף בעזרת פפטה. לאחר מכן, כדי לשטוף את משקע החלבון-עמילן-דופן התא שהתקבל, הוסף 500 µL של מתנול ולאחר מכן ערבב במכשיר וורטקס למשך דקה אחת. סבב את הדגימות בצנטריפוגה במהירות של 10,000 ×g למשך חמש דקות בטמפרטורה של 4 °C.יש לאדות את הממס מדגימות הליפידים באמצעות מאדה עם זרימת חנקן כדי למנוע מודיפיקציות חמצוניות של הליפידים. יש לנתח את הדגימות המיובשות שהתקבלו באופן מיידי. את הממס מהדגימות המימיות יש לאדות למשך הלילה בריכז vacuum ללא חימום.ניתן לאחסן את הדגימות המימיות המיובשות למשך מספר שבועות במינוס 80 מעלות צלזיוס לפני הניתוח. השביעה מחדש את פראקציות הליפידים המיובשות ב-400 µL של תמיסה של אצטוניטריל ל-2-פרופנול ביחס של שבעה לשלוש. העבר כמות מספיקה של נוזל לבקבוקונים מזכוכית וסגור אותם היטב.לאחר מכן, הניחו את מבחנות הזכוכית במקרין דגימות אוטומטי מקורר בטמפרטורה של 4 °C. מזגו 2 µL לכל דגימה והפרידו את הליפידים בעמודת פאזה הפוכה C8 בטמפרטורה של 60 °C באמצעות מערכת UPLC בקצב זרימה של 400 µL לדקה. להפרדה הכרומטוגרפית השתמשו בפאזות הניידות המתוארות בטבלה 1 במסמך המצורף.רכשו את ספקטראות המסות במצב יינון חיובי ושלילי באמצעות מכשיר MS מתאים המכסה את טווח המסות שבין 150 ל-1500 ביחס מטען-מסה. השעיה מחדש את הפאזה הפולרית ב-200 µL של תמיסה של מתנול בדרגת UPLC ומים ביחס של אחד לאחד. העבר כמות מספיקה של נוזל לבקבוקוני זכוכית וסגור אותם היטב.לאחר מכן, הכניסו את מבחנות הזכוכית לדגמן אוטומטי מקורר, בטמפרטורה של 4 °C. הזריקו 2 µL מכל דגימה והפרידו את המטבוליטים בעזרת עמודת RP C-18 בטמפרטורה של 40 °C, באמצעות מערכת UPLC בקצב זרימה של 400 µL לדקה. השתמשו בפאזות הניידות להפרדה כרומטוגרפית לפי הפרמטרים המופיעים בטבלה 2 במסמך המצורף.רכשו ספקטרומי מסה בסריקה מלאה במצב יינוט חיובי ושלילי באמצעות ספקטרומטר מסה מתאים, המכסה טווח מסות בין 50 ל-1500 ביחס מסה-למטען. לבסוף, בצעו מיצוי חלבונים, עיכול ואנליזה, כפי שמתואר במסמך המצורף. 25 milligrams של רקמת עלה של Arabidopsis נאספו, נטחנו ומולצו לפני שהועברו לשלוש פלטפורמות אנליטיות של UPLC-MS.המטבוליטים הראשוניים והשניוניים הפולריים והחצי-פולריים נותחו מהפאזה הפולרית באמצעות UPLC-MS בעמודה C-18 בעלת פאזה הפוכה. כרומטוגרמות של שיא הבסיס (Base peak chromatograms) של ליפידים, המוצגות בפאנל העליון, ומטבוליטים חצי-פולריים, המוצגות בפאנל התחתון, נותחו במצב יינון חיובי. תרשים העוגה בפינה הימנית העליונה של כל כרומטוגרמה מראה את מספר הליפידים והמטבוליטים שזוהו ושויכו למשפחות כימיות שונות.לדוגמה, 58 ליפידים שונים שויכו לקבוצת הטריאצילגליצרול, המסומנת בגרף העליון כ-TAG. מטבוליטים הידרופיליים יותר מfracion זה, כגון סוכרים וחומצות אמינו פולריות, שאינם מראים ספיחה טובה בחומר בעל פאזה הפוכה, ניתנים לניתוח בשיטות אנליטיות אחרות, כגון GCMS, או כרומטוגרפיית נוזלים באינטראקציה הידרופילית. החלבונים שחולצו מהמיצוי עברו עיכול בתמיסה, ונותחו באמצעות shotgun LCMS.תרשים העוגה המוצג בפינה הימנית העליונה מצביע על מספר החלבונים שזוהו ושויכו לתהליכים ביולוגיים שונים. לדוגמה, 268 חלבונים שויכו לקטגוריית הלוקליזציה. לסיכום, ניתן לזהות באופן שגרתי יותר מ-200 סוגי ליפידים, 50 מטבוליטים חצי-פולריים מאושרים ואלפי חלבונים מדגימות בדומה לזו ששימשה בדוגמה זו.בנוסף, השיטה הראתה ישימות רחבה בשימוש ברקמות, איברים וחומרי תרביות תאים שונים. לאחר צפייה בסרטון זה, תגיעו להבנה טובה של האופן שבו ניתן למצות ולנתח את רוב התרכובות החיוניות מדגם בודד. בעת ביצוע הליך זה, חשוב לשמור על כל הדגימות במצב קפוא, לטחון את החומר כראוי ולהשתמש בממסים ובכימיקלים בדרגת ניקיון אנליטית.לאחר ביצוע פרוצדורה זו, ניתן להשתמש בכל השיטות האנליטיות כדי לקבוע את ההרכב המולקולרי של הדגימות שהופקו.

a-simple-fractionated-extraction-method-for-comprehensive-analysis

Research

JoVE Journal

Biochemistry

ביוכימיה

אנו מתארים שיטה חדשה lipidomics כמותי לזיהוי שומנים מינים רבים שמרים באמצעות סקר סריקה יינון electrospray ספקטרומטריית מסה (ESI / MS). שיטה זו עולה כיום השיטות הזמינות לזיהוי שומנים וכימות ביכולת לפתור צורות מולקולריות שונים של שומנים, רגישות, ומהירות.

הערכה כמותית של Lipidome שמרים באמצעות Ionization electrospray ספקטרומטריית מסה

פרוטוקול זה ידגים מיצוי וניתוח של חומצות שומן ביו-אקטיביות חופשיות ואסטריות מהתאים. חומצות שומן מכומתות במדויק באמצעות דילול איזוטופים יציב, כרומטוגרפיה נוזלית כיראלית, לכידת אלקטרונים, יינון כימי אטמוספרי, ספקטרומטריית מסה לניטור תגובות מרובות (SID-LC-ECAPCI-MRM/MS).

ליפידים מיצוי נייד עבור דילול ממוקד איזוטופ יציב ניתוח כרומטוגרפיה נוזלית ספקטרומטריית-Mass

לא ממוקד metabolomics מספק השערת יצירת תמונת מצב של פרופיל מטבולי. פרוטוקול זה יהיה להדגים את המיצוי והניתוח של מטבוליטים מתאי, סרום, או רקמות. מגוון המטבוליטים סקר באמצעות מיצוי שלב נוזלי נוזלי, microflow ultraperformance כרומטוגרפיה נוזלית / רזולוציה גבוהה ספקטרומטריית מסה (UPLC-HRMS) מצמידים את תוכנת ניתוח ההפרש.

Metabolomics לא ממוקדים ממקורות ביולוגיים באמצעות Ultraperformance כרומטוגרפיה נוזלית-רזולוציה גבוהה ספקטרומטריית מסה (UPLC-HRMS)

האמינות של תוצאות בניסויי metabolomics תלוי באפקטיביות והשחזור של הכנת המדגם. תאר היא שיטה קפדנית ומעמיקה שבמאפשרת מיצוי של מטבוליטים מנוזלים ביולוגיים עם האפשרות של המשך ניתוח עד אלפי תרכובות, או רק את שיעורי המתחם של עניין.

טכניקת הכנה רב שלבים לשחזר חוגים מתחם המטבוליט מרובים לעומק וניתוח Metabolomic אינפורמטיבי

המאמר מתאר שיטה מגדילה את התפוקה תוך איזון המאמץ והדיוק של מיצוי שומנים מתוך קרום התא של מיקרואורגניזמים לשימוש באפיון שתי ליפידים סה"כ ואת השפע היחסי של שומנים מחוון כדי לקבוע מבנה הקהילה מיקרוביאלית הקרקע במחקרים עם דוגמאות רבות.

ליפיד הפקת וניתוח שיטה לאפיון קרקע חיידקים בניסויים עם דוגמאות רבות

פרוטוקול מוצג עבור חילוץ מטבוליטים, חלבונים ושומנים דגימת אדמה אחד בו זמנית, המאפשר דגימת מופחתת הכנה פעמים ולאפשר מולטי-omic ניתוחים ספקטרומטר מסה של דגימות עם כמויות מוגבלות.

פרוטוקול MPLEx עבור ניתוחים מולטי-omic של דגימות אדמה

אינטראקציות חלבון-חלבון, חלבון-מטבוליט מכריעים עבור כל פונקציות הסלולר. במסמך זה, אנו מתארים את פרוטוקול המאפשר ניתוח מקביל של אינטראקציות אלה עם חלבון של בחירה. פרוטוקול שלנו היה אופטימיזציה עבור הצמח תרביות תאים, והוא משלב טיהור זיקה עם חלבון מבוסס ספקטרומטר מסה וזיהוי מטבוליט.

2 ב 1: בשלב אחד טיהור זיקה לניתוח מקבילים של חלבון, מתחמי חלבון-מטבוליט

פרוטוקול זה מתאר תפוקת יחיד של שיטות אנליטיות, טכנולוגיות משלימים לשיאה אפיון מלא-זוגי של חומר אורגני טבעי, פרוטאומיקס מיקרוביאלית של מערכות אקולוגיות. גישה זו מאפשרת השוואות חזקים לזיהוי מסלולים מטבוליים והעתקות חשוב המתאר הפקת גז חממה, חיזוי תגובות השינוי הסביבתי.

יחיד-תפוקה משלימים שיטות אנליטיות ברזולוציה גבוהה עבור אפיון תערובות מורכבות חומר אורגני טבעי

המטרה של מאמר זה היא לתאר פרוטוקול להפקת מטבוליטים מימית מתאי חסיד מתורבת לניתוח metabolomic, במיוחד, אלקטרופורזה-במסה של נימים.

הפקת מיכלי מטבוליטים מחומרים מתורבתים מMetabolomic לניתוח באמצעות אלקטרופורזה בספקטרומטר המסה

אנו מציגים פרוטוקול באמצעות כרומטוגרפיה נוזלית בשילוב עם ספקטרומטר מסה דו-מושביים כדי לזהות ולכמת ליפידים סלולריים עיקריים ב סכביסים cerevisiae ס. השיטה המתוארת להערכה כמותית של שיעורי השומנים העיקריים בתוך תא שמרים הוא רב-תכליתי, חסון ורגיש.

ניתוח כמותי של הליפידום הסלולר באמצעות כרומטוגרפיה נוזלית משולב עם טנדם מסה ספקטרומטריה

ליפידומיה מבוססת ספקטרומטריית מסות Shotgun מספקת תמונת מצב כמותית רגישה של ספקטרום רחב של סוגי שומנים בו זמנית במדידה אחת מרקמות מכרסמים שונות.

Shotgun Lipidomics של רקמות מכרסם

למד שיטת חילוץ MTBE לניתוח מקיף של מטבוליטים, שומנים וחלבונים מדגם יחיד של רקמת Arabidopsis. פרוטוקול זה מספק בסיס ניסויי לניתוח מולטי-אומיקס במערכות ביולוגיות מורכבות.

שיטה פשוטה הפיצול מופץ לניתוח מקיף של מטבוליטים, שומנים וחלבונים מדגם יחיד

גלה סרטונים נוספים