Name: LC-MS/MS 진단 조각화 필터링을 통한 천연물 발견: Microcystin 분석을 위한 응용 (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2019-05-31T14:00:00.000+00:00
Duration: 7 min 18 s
Description: 배우세요 MZmine 소프트웨어에서 진단 조각화 필터링을 사용하여 복잡한 혼합물에서 구조적으로 관련된 천연물을 탐지하는 방법을. Microcystin 분석을 통해 새로운 바이오제품과 독소를 식별하고 식품 및 수질 안전 평가에 활용할 수 있습니다.

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저자는 헤더로 시 온 (캐나다 피 코 로지컬 문화 센터, 워털루 대학교에서 공부한 시아 노 박테리아 문화를 연구 하 고, 칼 턴 대학교)에 게 기술 지원을 제공 해 주셔서 감사 합니다.

1. 비 표적 액체 크로마토그래피 (LC)-MS/MS 데이터 세트의 제조
참고: 분석 법의 대상 클래스에 최적화 된 모든 고 분해능 질량 분석기 및 분석 방법을 사용 하 여 DFF를 수행할 수 있습니다. Orbitrap 질량 분석기에서 MC에 최적화 된 LC-MS/MS 조건은 재료 표에나열 되어 있습니다.
<ol><li>
MZmine 다운로드 2 (http://mzmine.github.io/) 참고: 예제 데이터 CPCC300는 https://drive.google.com/open?id=1HHbLdvxCMycSasyNXPRqIe5pkaSqQoS0에서 찾을 수 있습니다.<ol>
<li>원시 데이터 메서드 드롭다운 메뉴에서 원시 데이터 가져오기 옵션을 선택 합니다.</li>
		<li>분석할 데이터 파일을 선택 합니다. 단일 또는 여러 파일을 가져올 수 있습니다.</li>
	</ol>
</li>
	<li>선택적 공급 업체 데이터 형식이 MZmine에서 지원 되지 않는 경우 Proteowizard16 을 사용 하 여 중심의 mzmine 데이터 파일을 생성 합니다.<ol>
<li>벤더 제공 중심 알고리즘을 적용 하려면 피크 피킹 필터를 선택 합니다.</li>
	</ol>
</li>
</ol>2. 가져온 DDA 파일의 진단 조각화 필터링
<ol><li>커서를 사용 하 여 기본 MZmine 화면의 원시 데이터 파일 열에서 데이터 파일을 선택 하 고 강조 표시 합니다.</li>
	<li>시각화 드롭다운 메뉴에서 진단 조각화 필터링 옵션을 선택 합니다.</li>
	<li>표시 되는 DFF 대화 상자 (그림 3)에서 다음 옵션을 입력 합니다.<ol>
<li>보존 시간- 자동 범위 를 사용 하거나 대상 분석 물 클래스를 사용할 때 분 단위로 보존 시간 범위를 정의 합니다.</li>
		<li>
전 구체 m/z - 자동 범위 를 사용 하거나 적절 한 경우 다중 충전 화합물의 가능성을 포함 하 여 분석 물의 대상 클래스의 m/z 범위를 정의 합니다.</li>
		<li>
m/z 허용 오차 – Msinment의 달성 가능한 MS/ms 질량 정확도를 입력 합니다. 0.01 m/z 또는 3.0 ppm은 Orbitrap 플랫폼에 적합 합니다. 진단 제품 이온만 조사할 경우에는 0.0 를 진단 중립 손실 값 (Da) 옵션에 입력 합니다. 반대로, 진단 중립 손실만 조사 되는 경우에는 진단 제품 이온 (m/z) 옵션에 0.0 을 입력 합니다.</li>
		<li>
진단 제품 이온 (m/z) -클래스 특정 제품 이온을 입력 합니다. 여러 제품 이온을 쉼표로 구분 합니다. 참고: 여러 제품 이온을 입력 하면 나열 된 모든 제품 이온이 포함 된 스펙트럼을 시각화할 수 있습니다.</li>
		<li>
진단 중립 손실 값 (Da) -클래스 특정 중립 손실 (es)을 입력 합니다. 여러 중립 손실을 쉼표로 구분 합니다. 참고: 여러 중립 손실을 입력 하면 나열 된 모든 중립 손실이 포함 된 스펙트럼을 시각화할 수 있습니다. 진단 제품 이온과 중성자 손실을 모두 입력 하면 모든 기준을 충족 하는 스펙트럼을 시각화 할 수 있습니다.</li>
		<li>
최소 진단 이온 강도 (% 베이스 피크) -MS/ms 스펙트럼의 염기 피크의%로 서, 진단 제품 이온 및/또는 중립 손실에 대 한 최소 강도를 정의 합니다.</li>
		<li>
Peaklist 출력 파일 – 결과를 출력할 경로와 파일 이름을 선택 합니다.</li>
		<li>확인 ( OK) 단추를 눌러 dff 분석을 시작 합니다. 위의 단계를 성공적으로 완료 하면 DFF 플롯이 표시 됩니다. 참고: 두 개의 .csv 데이터 파일이 생성 됩니다. {Peaklist 출력 파일}. c s v 에는 검사의 전 구체 m/z, 스캔 번호 및 보존 시간이 포함 되어 있습니다. 이는 정의 된 DFF 기준을 충족 하는 전 구체의 추출 된 이온 크로마 토 그램 생성 하기 위해 원시 데이터 방법 > 피크 검출 > 표적 피크 검출 을 포함 하는 기존 mzmine 모듈에서 사용 될 수 있다. {Peaklist 출력 파일} _data .csv 에는 MZmine 외부의 dff 플롯 생성을 허용 하는 전 구체 m/z, 제품 이온 m/z 및 보존 시간이 포함 되어 있습니다.</li>
	</ol>
</li>
</ol>3. microcystin 분석을 위한 DFF 사용의 예
<ol><li>
시료 전처리
	<ol>
<li>멸 균 마 배지17 또는 다른 시아 노 박테리아의 30 ml를 함유 하는 250 ml의 삼각 플라스 크를 살 균 하 여 발포 체 스 토퍼가 장착 되어 있습니다.</li>
		<li>무 균 조건 하에서 약 5×105 세포를 mL-1 로 하 여 시아 노 박테리아 배양 액으로 살 균 된 성장 배지를 접종 한다. 혈 세포 측정기로 셀 밀도를 모니터링 합니다. 이 예제에서는 12h 라이트를 사용 하 여 차가운 백색 형광등 (30 µ CPCC300)으로 조명 되는 녹 농 균 변형 률을 27 ° c에서 증가 시킵니다. 하루에 한 번 세포를 소용돌이 십시오.</li>
		<li>26 일 후에 47 mm 직경의 GF/C 유리 마이크로 화이버 필터 페이퍼를 사용 하 여 진공 여과에 의해 배양 배지 로부터 세포를 분리 한다.</li>
		<li>14ml 테스트 튜브에서 수확 한 세포에 80% 메탄올 (aq) 3 ml를 추가 합니다.</li>
		<li>소용돌이 및 연속적으로 30 초 동안 각각의 시아 노 박테리아 세포를 함유 하는 시험관 (들)을 초음파 처리 한다. 테스트 튜브를 1 시간 동안-20°c에 보관 하십시오. 시험관을 실 온으로 돌려 샘플을 15 분 동안 해 동 하도록 합니다.</li>
		<li>두 번 3.1.5 단계를 반복 하 여 효과적으로 세포를 분해 합니다.</li>
		<li>얻어진 시아 노 박테리아 세포 추출 물 (들)을 0.22 μ m PTFE 주사기 필터 (들)로 필터링 한다.</li>
		<li>건조 추출 물 (들)을 30°c의 온도에서 증발 시켜 부드러운 질소 가스 스트림을 사용 한다. LC-MS/MS 분석까지-20°c에서 건조 추출 물을 저장 한다.</li>
		<li>분석 하기 전에 황색 HPLC 바이 알에서 30 초 동안 500 µ의 90% 메탄올 (aq) 와 소용돌이로 건조 잔사를 재구성 합니다.</li>
	</ol>
</li>
	<li>고 분해능 질량 분석기에서 DDA 수집 방법을 사용 하 여 시아 노 박테리아 추출 물을 분석 한다. 참고: 여기에서 사용 되는 MC 분석을 위한 최적화 된 LC-MS 조건은 재질 표에나열 되어 있습니다.</li>
	<li>1.1 및 1.2 단계에 따라 DDA 데이터 파일을 준비 하 고 MZmine으로 가져옵니다.</li>
	<li>데이터 파일를 선택 하 고 2.1-2.2 단계에 따라 dff 모듈을 시작 합니다.</li>
	<li>MC 분석의 경우 DFF 모듈 내에서 다음 설정을 사용 합니다 (그림 3).<ol>
<li>
보존 시간 – 2.00 의 범위를 6.00 분으로 입력 합니다.</li>
		<li>
전 구체 m/z – 430.00 ~ 1200.00의 입력 m/z 범위.</li>
		<li>
m/z 공차 - 0.01 m/z 또는 3.0 ppm의 m/z 허용 오차를 적용 합니다.</li>
		<li>
진단 제품 이온 (m/z) – 135.0803의 입력 m/z , 163.1114 진단 제품 이온</li>
		<li>
진단 중립 손실 값 (Da) – 입력 0.0 는 진단 중립 손실이 사용 되지 않음을 정의 합니다.</li>
		<li>
최소 진단 이온 강도 (% 베이스 피크) -최소 강도 임계 값으로 15.00 사용</li>
		<li>
Peaklist 출력 파일 – 출력 파일을 putative_MCs로 정의 합니다.</li>
	</ol>
</li>
	<li>확인 ( OK) 단추를 눌러 dff 분석을 시작 합니다. 위의 단계를 성공적으로 완료 하면 DFF 플롯 (그림 4)이 나타납니다.</li>
</ol>

<ol><li>Mayer, P. M., Poon, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+mechanisms+of+collisional+activation+of+ions+in+mass+spectrometry%5BTitle%5D)+AND+%22Mass+Spectrometry+Reviews%22%5BJournal%5D)">The mechanisms of collisional activation of ions in mass spectrometry.</a> Mass Spectrometry Reviews. 28 (4), 608-639 (2009).</li>
<li>Fisch, K. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Biosynthesis+of+natural+products+by+microbial+iterative+hybrid+PKS%E2%80%93NRPS%5BTitle%5D)+AND+%22RSC+Advances%22%5BJournal%5D)">Biosynthesis of natural products by microbial iterative hybrid PKS–NRPS.</a> RSC Advances. 3 (40), 18228-18247 (2013).</li>
<li>Kelman, M. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Identification+of+six+new+Alternaria+sulfoconjugated+metabolites+by+high-resolution+neutral+loss+filtering%5BTitle%5D)+AND+%22Rapid+Communications+in+Mass+Spectrometry%22%5BJournal%5D)">Identification of six new Alternaria sulfoconjugated metabolites by high-resolution neutral loss filtering.</a> Rapid Communications in Mass Spectrometry. 29 (19), 1805-1810 (2015).</li>
<li>Renaud, J. B., Kelman, M. J., Qi, T. F., Seifert, K. A., Sumarah, M. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Product+ion+filtering+with+rapid+polarity+switching+for+the+detection+of+all+fumonisins+and+AAL-toxins%5BTitle%5D)+AND+%22Rapid+Communications+in+Mass+Spectrometry%22%5BJournal%5D)">Product ion filtering with rapid polarity switching for the detection of all fumonisins and AAL-toxins.</a> Rapid Communications in Mass Spectrometry. 29 (22), 2131-2139 (2015).</li>
<li>Renaud, J. B., Kelman, M. J., McMullin, D. R., Yeung, K. K. -C., Sumarah, M. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Application+of+C8+liquid+chromatography-tandem+mass+spectrometry+for+the+analysis+of+enniatins+and+bassianolides%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Chromatography+A%22%5BJournal%5D)">Application of C8 liquid chromatography-tandem mass spectrometry for the analysis of enniatins and bassianolides.</a> Journal of Chromatography A. 1508, 65-72 (2017).</li>
<li>Walsh, J. P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Diagnostic+Fragmentation+Filtering+for+the+Discovery+of+New+Chaetoglobosins+and+Cytochalasins%5BTitle%5D)+AND+%22Rapid+Communications+in+Mass+Spectrometry%22%5BJournal%5D)">Diagnostic Fragmentation Filtering for the Discovery of New Chaetoglobosins and Cytochalasins.</a> Rapid Communications in Mass Spectrometry. , (2018).</li>
<li>Wang, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Sharing+and+community+curation+of+mass+spectrometry+data+with+Global+Natural+Products+Social+Molecular+Networking%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+biotechnology%22%5BJournal%5D)">Sharing and community curation of mass spectrometry data with Global Natural Products Social Molecular Networking.</a> Nature biotechnology. 34 (8), 828(2016).</li>
<li>Bartók, T., Szécsi, Á, Szekeres, A., Mesterházy, Á, Bartók, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Detection+of+new+fumonisin+mycotoxins+and+fumonisin-like+compounds+by+reversed-phase+high-performance+liquid+chromatography%2Felectrospray+ionization+ion+trap+mass+spectrometry%5BTitle%5D)+AND+%22Rapid+Communications+in+Mass+Spectrometry%3A+An+International+Journal+Devoted+to+the+Rapid+Dissemination+of+Up-to-the-Minute+Research+in+Mass+Spectrometry%22%5BJournal%5D)">Detection of new fumonisin mycotoxins and fumonisin-like compounds by reversed-phase high-performance liquid chromatography/electrospray ionization ion trap mass spectrometry.</a> Rapid Communications in Mass Spectrometry: An International Journal Devoted to the Rapid Dissemination of Up-to-the-Minute Research in Mass Spectrometry. 20 (16), 2447-2462 (2006).</li>
<li>Bartók, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Detection+and+characterization+of+twenty-eight+isomers+of+fumonisin+B1+%28FB1%29+mycotoxin+in+a+solid+rice+culture+infected+with+Fusarium+verticillioides+by+reversed-phase+high-performance+liquid+chromatography%2Felectrospray+ionization+time-of-flight+and+ion+trap+mass+spectrometry%5BTitle%5D)+AND+%22Rapid+Communications+in+Mass+Spectrometry%22%5BJournal%5D)">Detection and characterization of twenty-eight isomers of fumonisin B1 (FB1) mycotoxin in a solid rice culture infected with Fusarium verticillioides by reversed-phase high-performance liquid chromatography/electrospray ionization time-of-flight and ion trap mass spectrometry.</a> Rapid Communications in Mass Spectrometry. 24 (1), 35-42 (2010).</li>
<li>Pluskal, T., Castillo, S., Villar-Briones, A., Orešič, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((MZmine+2%3A+modular+framework+for+processing%2C+visualizing%2C+and+analyzing+mass+spectrometry-based+molecular+profile+data%5BTitle%5D)+AND+%22BMC+bioinformatics%22%5BJournal%5D)">MZmine 2: modular framework for processing, visualizing, and analyzing mass spectrometry-based molecular profile data.</a> BMC bioinformatics. 11 (1), 395(2010).</li>
<li>Spoof, L., Catherine, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Appendix+3%3A+tables+of+microcystins+and+nodularins%5BTitle%5D)+AND+%22Handbook+of+cyanobacterial+monitoring+and+cyanotoxin+analysis%22%5BJournal%5D)">Appendix 3: tables of microcystins and nodularins.</a> Handbook of cyanobacterial monitoring and cyanotoxin analysis. , 526-537 (2016).</li>
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<li>Carmichael, W. W., Boyer, G. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Health+impacts+from+cyanobacteria+harmful+algae+blooms%3A+Implications+for+the+North+American+Great+Lakes%5BTitle%5D)+AND+%22Harmful+algae%22%5BJournal%5D)">Health impacts from cyanobacteria harmful algae blooms: Implications for the North American Great Lakes.</a> Harmful algae. 54, 194-212 (2016).</li>
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<li>Kessner, D., Chambers, M., Burke, R., Agus, D., Mallick, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((ProteoWizard%3A+open+source+software+for+rapid+proteomics+tools+development%5BTitle%5D)+AND+%22Bioinformatics%22%5BJournal%5D)">ProteoWizard: open source software for rapid proteomics tools development.</a> Bioinformatics. 24 (21), 2534-2536 (2008).</li>
<li>Watanabe, M. F., Oishi, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effects+of+environmental+factors+on+toxicity+of+a+cyanobacterium+%28Microcystis+aeruginosa%29+under+culture+conditions%5BTitle%5D)+AND+%22Applied+and+Environmental+microbiology%22%5BJournal%5D)">Effects of environmental factors on toxicity of a cyanobacterium (Microcystis aeruginosa) under culture conditions.</a> Applied and Environmental microbiology. 49 (5), 1342-1344 (1985).</li>
<li>Hollingdale, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Feasibility+study+on+production+of+a+matrix+reference+material+for+cyanobacterial+toxins%5BTitle%5D)+AND+%22Analytical+and+bioanalytical+chemistry%22%5BJournal%5D)">Feasibility study on production of a matrix reference material for cyanobacterial toxins.</a> Analytical and bioanalytical chemistry. 407 (18), 5353-5363 (2015).</li>
<li>Yuan, M., Namikoshi, M., Otsuki, A., Sivonen, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effect+of+amino+acid+side-chain+on+fragmentation+of+cyclic+peptide+ions%3A+differences+of+electrospray+ionization%2Fcollision-induced+decomposition+mass+spectra+of+toxic+heptapeptide+microcystins+containing+ADMAdda+instead+of+Adda%5BTitle%5D)+AND+%22European+Mass+Spectrometry%22%5BJournal%5D)">Effect of amino acid side-chain on fragmentation of cyclic peptide ions: differences of electrospray ionization/collision-induced decomposition mass spectra of toxic heptapeptide microcystins containing ADMAdda instead of Adda.</a> European Mass Spectrometry. 4 (4), 287-298 (1998).</li>
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</ol>

저자는 공개할 것이 없다.

DFF는 화합물의 전체 클래스를 검출 하기 위한 간단 하 고 빠른 전략, 특히 천연 제품 화합물 발견에 대 한 관련. DFF의 가장 중요 한 측면은 화합물의 표적 클래스에 대 한 특정 MS/MS 단편화 기준을 정의 하는 것입니다. 이 대표적인 예에서, DFF는 아 녹 농 세포 추출 물에 존재 하는 MCs를 함유 하는 모든 다 잔류 물을 검출 하기 위해 사용 되었다. 대다수의 MCs에는 다이 잔기가 포함 되어 있지만,이 위치에서 다른 잔기가 알려져 있으며, 특히 탈 메 틸 및 아 세 틸 디 메 틸-다 변이체는19이다. 이러한 잔류물이 있는 MCs는 정의 된 기준을 사용 하 여 감지 되지 않습니다. 그러나 DFF는 사후 취득 접근 방식 이므로 여기에 설명 된 간단한 단계별 프로토콜을 사용 하 여 동일한 데이터 집합에서 추가 진단 조각을 쉽게 조사할 수 있습니다. 또한 분석가는 진단 제품 이온 및/또는 중성 손실을 변경 하는 가상의 수정으로 화합물을 감지할 수 있습니다.</...

탠덤 질량 분 광 법 (MS/MS)은 충돌 유도 해리 (CID)1과 같은 활성화 에너지의 적용을 통해 전 구체 이온을 분리 하 고 분열을 유도 하는 것을 포함 하는 널리 사용 되는 질량 분석기 방법입니다. 이온 조각이 분자 구조와 밀접 하 게 연결 되는 방식. 천연 제품은 종종 단일 고유 화학 물질 보다는 구조적으로 유사한 화합물의 혼합물로 서 바이오 합성 된다2. 이와 같이, 동일한 생 합성 클래스의 일부인 구조적으로 관련 된 화합물은 종종 공유 제품 이온 및/또는 중성 손실을 포함 하 여 주요 MS/MS 단편화 특성을 공유 합니다. 클래스 특정 제품 이온 및/또는 중립 손실을 가진 화합물에 대 한 복잡 한 샘플을 스크린 하는 능력은 화합물의 전체 클래스를 검출 하는 강력한 전략, 잠재적으로 새로운 천연 제품의 발견으로 이어지는3, 4 , 5 , 6. 수십 년 동안 저해상도 계측기에서 수행 되는 중성 손실 스캔 및 전 구체 이온 스캐닝과 같은 질량 분석 방법은 동일한 중성 손실 또는 제품 이온을 가진 이온을 검출할 수 있습니다. 그러나, 특정 이온 또는 전이 실험을 수행 하기 전에 정의 될 필요가 있다. 고 분해능 질량 분석기가 연구 실험실에서 더 많이 사용 되 고 있는 것 처럼, 이제 복잡 한 샘플은 비 표적 데이터 종속 수집 (DDA) 방법을 사용해 일반적으로 선별 됩니다. 기존의 중성 손실 및 전 구체 이온 스캐닝과는 대조적으로, 구조적으로 관련 된 화합물은 획득 후 분석 (7)에 의해 식별 될 수 있다. 이 작업에서는 복잡 한 매트릭스 내에서 화합물의 전체 클래스를 감지 하는 스트레이트 포워드 및 사용자 친화적인 접근법 인 진단 조각화 필터링 (dff)5라고 하는 전략을 개발 했습니다. 이 DFF 모듈은 오픈 소스 MZmine 2 플랫폼에 구현 되 고 MZmine 2.38 또는 최신 버전을 다운로드 하 여 사용할 수 있습니다. DFF를 사용 하면 화합물의 전체 클래스에 대 한 진단 인 제품 이온 및/또는 중성 손실 (들)을 포함 하는 MS/MS 스펙트럼에 대 한 DDA 데이터 세트를 효율적으로 화면에 표시 할 수 있습니다. DFF의 제한은 특성 제품 이온 및/또는 화합물의 종류에 대 한 중립 손실은 분석가가 정의 해야 합니다.
예를 들어, 60 개 이상의 상이한 fumonisin 진 균 독 소는8,9 는 tricarballylic 측 쇄를 소유 하며,이는 m/z 157.0142을 생성 하 고,이를 통해 제품 이온 [M-H]- 이온4의 파편. 따라서 샘플의 모든 추정 된 fumonisins는 눈에 띄는 m/z 157.0142 제품 이온을 포함 하는 DDA 데이터 셋 내에서 모든 MS/ms 스펙트럼을 선별 하 여 dff를 사용 하 여 검출할 수 있습니다. 마찬가지로, 황산 화 화합물은 79.9574 Da (SO3)의 진단 중립 손실을 포함 하는 MS/ms 스펙트럼에 대 한 DDA 데이터 세트를 스크리닝 함으로써 검출 될 수 있다. 이러한 접근법은 또한 새로운 고리형 펩 티 드5 및 트립토판 또는 페닐알라닌 잔기6을 함유 하는 천연물을 검출 하는데 성공적으로 적용 되었다.
MZmine 플랫폼 (10) 내에서 dff의 효율성과 사용 편의성을 입증 하기 위해 마이크로 cystins (MCs) 분석에이 접근법을 적용 했습니다. 240의 클래스는 구조적으로 관련 된 독 소 민물 시아 노 박테리아에 의해 생산11,12,13.
가장 흔히 보고 되는 청색 증은 MCs로, MC-LR (류 신 [L]/아르기닌 [R])이 가장 자주 연구 되었습니다 (그림 1). MCs는 단 환 비 리보솜 헵 타 펩 티 드, 마이크로 시 티 스, Anabaena, nostoc 및 planktothrix12를포함 하는 다중 시아 노 박테리아에 의해 바이오 합성 된다. MCs는 5 개의 공통 잔기와 L-아미노산이 차지 하는 두 가지 가변 위치로 구성 됩니다. 거의 모든 MCs는 위치 511에서 특징적인 β-아미노산 3 아미노 9 메 톡 시 2, 트리메 틸, 6 dienoic 산 (다이) 잔류물을가지고 있다.  MCs의 ms/ms 단편화 경로는 잘 설명 된14,15; 다이 잔여물은 ms/ms 제품 이온, m/z 135.0803+ ) 뿐만 아니라 다른 제품 이온(예: m/z 163.1114+ )에 대 한 책임 (그림 2) 비 표적화 된 DDA에 녹 농 세포 추출 물의 데이터 세트는 이러한 진단 이온을 사용 하 여 존재 하는 모든 microcystins에 대해 스크리닝 할 수 있으며, 마이크로 cystins에는 아 다 잔사가 있음을 부여 한다.

<table><tbody><tr><td>Cyanobacteria</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>em<>Microcystis aeruginosaCPCC300</td><td>CANADIAN PHYCOLOGICAL CULTURE CENTRE</td><td></td><td>CPCC300</td></tr> <tr><td>https://uwaterloo.ca/canadian-phycological-culture-centre/Software</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Proteowizard (소프트웨어)</td><td></td><td>소프트웨어</td><td>http://proteowizard.sourceforge.net/</td></tr> <tr><td>Mzmine 2</td><td></td><td>소프트웨어</td><td>http://mzmine.github.io/</td></tr><tr><td>LC-MS</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Q-Exactive Orbitrap</td><td></td> <td>Thermo-Equipped</td> <td>with HESI ionization source</td></tr><tr><td>1290 UHPLC</td><td>Agilent</td><td></td><td>Binary pump, autosampler, column compartment</td></tr><tr><td>C18 column</td> <td>장착Agilent</td><td>959757-902</td><td>Eclipse Plus C18 RRHD 컬럼 (2.1 &times; 100 mm, 1.8 &mu; m)</td></tr> <tr><td>< 강> 용매 < / 강력 ></td><td></td><td></td><td></td></tr> <tr><td>Optima LC-MS 등급 메탄올</td><td>피셔</td><td>A456-4</td><td></td></tr><tr><td>OptimaLC-MS 등급 아세토 니트릴</td><td>피셔</td><td>A955-4</td><td></td></tr><tr><td>OptimaLC-MS 등급 물</td><td>피셔</td><td>W6-4</td><td></td></tr><tr><td>LC-MS 등급 포름산</td><td>피셔</td><td>A11710X1-AMP</td><td></td></tr><tr><td>Vortex-Genie 2</td><td>과학 산업</td><td>SI-0236</td><td></td></tr><tr><td>원심분리기 Sorvall Micro 21</td><td>Thermo Scientific</td><td>75-772-436</td><td></td></tr><tr><td>Other</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Amber HPLC 바이알 2 mL/캡슐</td><td>Agilent</td><td>5182-0716/5182-0717</td><td></td></tr><tr><td>0.2-&mu; m PTFE 주사기 필터</td><td>Pall Corp.</td><td>4521</td><td></td></tr><tr><td>Whatman 47mm GF/A 유리 극세사 필터</td><td>시그마-알드리치</td><td>WHA1820047</td><td></td></tr><tr><td><강한>미디어</강력한></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>MA 매체(pH 8.6) (수량/L)</td><td></td><td></td><td>Watanabe, M.F. & Oishi, S. 배양 조건에서 시아노박테리아(Microcystis aeruginosa)의 독성에 대한 환경 요인의 영향. 응용 및 환경 미생물학. 49 (5), 1342-1344 (1985).</td></tr><tr><td>Ca (NO 3 ) &middot; 4H2O, 50mg</td><td>시그마-알드리치</td><td>C2786</td><td></td></tr><tr><td>KNO<서브>3</서브>, 100mg</td><td>시그마-알드리치</td><td>P8291</td><td></td></tr><tr><td>NaNO3, 50mg</td><td>시그마-알드리치</td><td>S5022</td><td></td></tr><tr><td>Na2SO4, 40mg</td><td>시그마-알드리치</td><td>S5640</td><td></td></tr><tr><td>MgCl2&middot; 6H20, 50 mg</td><td>시그마-알드리치</td><td>M2393</td><td></td></tr><tr><td>글리세로인산나트륨, 100 mg</td><td>시그마-알드리치</td><td>G9422</td><td></td></tr><tr><td>H3BO3, 20 mg</td><td>시그마-알드리치</td><td>B6768</td><td></td></tr><tr><td>비신, 500 mg</td><td>시그마-알드리치</td><td>RES1151B-B7</td><td></td></tr><tr><td></td><td><강>P(IV) 금속 용액, 5 mL</ ></td><td></td><td></td></tr><tr><td>다음을 ddH<2O</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>NaEDTA&middot와 함께 1L로 >하십시오; 2HO</td><td>시그마-알드리치</td><td>E6635</td><td></td></tr><tr><td>FeCl3 &middot; 6H2O</td><td>시그마-알드리치</td><td>236489</td><td></td></tr><tr><td>MnCl2&middot; 4H2O</td><td>베이커</td><td>2540</td><td></td></tr><tr><td>ZnCl2</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>Z0152</td><td></td></tr><tr><td>CoCl2&middot; 6H2O</td><td>시그마-알드리치</td><td>C8661</td><td></td></tr><tr><td>Na2MoO4&middot; 2H2O</td><td>Baker</td><td>3764</td><td></td></tr><tr><td>시아노박테리아 BG-11 50X 담수 솔루션</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>C3061-500mL</td><td></td></tr></tbody></table>

lc-ms/ms 진단 조각화 필터링을 통한 천연물 발견: microcystin 분석을 위한 응용

Natural Product Discovery with LC-MS/MS Diagnostic Fragmentation Filtering: Application for Microcystin Analysis

천연 제품은 종종 단일 화합물 보다는 구조적으로 유사한 화합물의 혼합물로 서 생물 합성. 일반적인 구조적 특징으로 인해 동일한 클래스 내의 많은 화합물은 유사한 MS/MS 단편화를 겪고 있으며 여러 동일한 제품 이온 및/또는 중립 손실이 있습니다. 진단 조각화 필터링 (DFF)의 목적은 클래스 특정 제품 이온 및/또는 중성 손실이 포함 된 MS/MS 스펙트럼에 대 한 비 표적 LC-MS/MS 데이터 세트를 선별 하 여 복합 추출 물에서 주어진 클래스의 모든 화합물을 효율적으로 검출 하는 것입니다. 이 방법은 사중 극 자 Orbitrap 또는 사중 극 기 시간 질량과 같은 고해상도 질량 분석기에서 데이터 종속 수집을 통해 샘플 추출 물을 분석 해야 하는 오픈 소스 MZmine 플랫폼 내에 구현 된 DFF 모듈을 기반으로 합니다. 분석기. 이 접근법의 주된 한계는 분석가는 먼저 어떤 제품 이온 및/또는 중립 손실이 천연 제품의 표적 부류에 특정적이는가를 정의 해야 한다는 것입니다. DFF는 새로운 화합물을 포함 하 여 복잡 한 샘플 내에서 모든 관련 된 천연 제품의 후속 발견을 허용 합니다. 이 작업에서는 마이크로 cystins의 생산을 위해, 시아 노 박테리아를 유발 하는 저명한 유해한 조류 꽃 인 녹 농 균의 추출 물을 선별 하 여 dff의 효과를 입증 합니다.

M. 농 균 의 분석에 따라 생성 된 dff 플롯이 도 4에 도시 되어 있다. 이 플롯의 x축은 정의 된 dff 기준을 만족 하는 전 구체 이온의 m/z 이며 y축은 MCs ms/ms 스펙트럼 내의 모든 제품 이온의 m/z 를 표시 합니다. 이 분석을 위해 MC 검출 기준에는 440-1200의 m/z 범위 내에 전 구체 이온이 포함 되어 있으며, 보존 시간은 2.00 ~ 6.00 분입니다. 가장 중요 한 것은, 이러한 MS/MS 스펙트럼은 정의 된 15% 베이 페 악 세기 임계치 이상으로 m/z 135.0803 및 163.1114 (±3ppm)을 포함 한다. 이러한 조건 하에서, LC-MS/ms DDA 분석 동안 총 4116 MS/MS 스펙트럼을 획득 하였다. 그 중, dff 기준을 만족 하는 26 개의 스...

MZmine으로 구현 된 진단 조각화 필터링은 알려지거나 알려지지 않은 천연 제품의 전체 클래스에 대 한 LC-MS/MS 데이터 집합을 화면에 제공 하는 우아한, 사후 획득 방식입니다. 이 도구는 분석가가 전체 화합물 클래스에 대 한 진단으로 정의 된 제품 이온 및/또는 중립 손실에 대 한 MS/MS 스펙트럼을 검색 합니다.

LC-MS/MS 진단 조각화 필터링을 통한 천연물 발견: Microcystin 분석을 위한 응용

Natural products are often biosynthesized as mixtures of structurally similar compounds, rather than a single compound. Due to their common structural ...

천연 제품은 종종 화합물의 클래스로 생체 합성, 그리고 단일 제품으로. 진단 단편화 필터링은 복잡한 혼합물 내에서 모든 구조 관련 화합물을 검출하는 간단한 방법입니다. MZmine 소프트웨어 내에서 구현된 진단 조각화 필터링을 통해 분석가는 놓칠 수 없는 새로운 천연 제품에 대한 대량 분광법 데이터 세트를 탐색할 수 있습니다.여기에는 새로운 바이오 제품과 새로운 독소가 포함됩니다. 음식과 물을 오염시키는 독소 클래스에 적용되는 진단 단편화 필터링은 노출 평가를 알릴 수 있습니다. 미생물 및 식물 추출물에 적용하면 새로운 화합물이 발견될 수 있습니다.진단 조각화 필터링을 사용하면 화학 클래스를 정의하는 주요 탠덤 질량 분석 기능을 이해해야 합니다. 즉, 구조적으로 유사한 화합물은 특성 이온을 생성합니다. 제 이름은 숀 후그스트라입니다.저는 우리 센터의 연구 기술자이자 소프트웨어 개발자이며, 절차를 시연할 것입니다. 미세 세포 분석용 샘플을 준비하기 위해 멸균 시아노박테리아 성장 배지의 30밀리리터를 밀리리터당 약 5배-10-5세포로 접종하고, 무균 조건하에서 250밀리리터 에를렌마이어 플라스크에서 혈전계로 세포 밀도를 모니터링한다. 광토트로직 배양 26일 후, 매일 한 번 소용돌이치는 섭씨 27도에서 12시간 광암제를 사용하여 시원한 백색 형광광으로 조명을 비추고, 47밀리리터 직경GF/C 유리 마이크로화이버 필터 용지를 사용하여 진공 여과에 의해 배양 배지로부터 세포를 분리합니다.14 밀리리터 시험관에서 수확된 세포에 80%의 메탄올 3밀리리터를 넣고, 소용돌이를 30초 동안 각 튜브를 초음파 처리합니다. 초음파 처리 후, 3 회 연속 1 시간, 영하 20도 동결 및 15 분 실온 해동 사이클로 샘플을 lyse, 개별 0.22 마이크로 미터 폴리테트라플루오로틸렌 주사기 필터를 통해 각 생성 시아노 박테리아 세포 추출물을 필터링합니다. 부드러운 질소 가스 스트림을 사용하여 증발기로 추출물을 섭씨 30도에서 건조시키고 추출물을 섭씨 영하 20도에서 건조시 저장합니다.액체 크로마토그래피 탠덤 질량 분광법 분석을 위해, 90%메탄올의 500 마이크로리터로 분석되는 건조된 잔류물을 재구성하고, 30초 동안 샘플을 소용돌이시킵니다. 호박색 고압 액체 크로마토그래피 바이알로 옮김합니다. 그런 다음 표준 프로토콜에 따라 고해상도 질량 분광계에서 데이터 의존적 획득 방법을 사용하여 시아노박테리아 추출물을 분석합니다.대부분의 미세 세포는 탠덤 질량 분석법, M ~ Z 135.0803 및 163.1114에서 두 개의 진단 제품 이온을 생산하는 ATA 잔류물을 함유하고 있습니다. 비표적 액체 크로마토그래피 탠덤 질량 분광법 데이터 세트 준비, MZmine 2 열기 및 원시 데이터 방법 "드롭다운 메뉴"에서 원시 데이터 가져오기를 선택합니다. 그런 다음 미세 사이스틴 분석에서 데이터 파일을 선택하고 피크 피킹 필터를 선택하여 공급업체가 제공한 중심 알고리즘을 적용합니다.가져온 데이터 종속 수집 파일의 진단 조각화 필터링 또는 DFF의 경우 커서를 사용하여 데이터 파일을 강조 표시하고 시각화"드롭다운 메뉴를 열어 DFF 옵션을 선택합니다. 나타나는 DFF 대화 상자에서, 분석물의 표적 클래스가 엘루트될 때 보존 시간 및 분의 범위를 입력하고, 적절한 경우 여러 충전 화합물에 대한 가능성을 포함하여 분석물의 표적 클래스의 질량 대 충전 비율 범위를 찾을 수 있습니다. 질량 분석 기기의 달성 가능한 탠덤 질량 분석 질량 정확도를 입력하고 질량 대 전하 비율의 클래스 별 제품 이온을 입력합니다.클래스별 중립 손실을 입력하고, 병동 질량 분광법 스펙트럼의 기본 피크의 백분율로 간주될 진단 제품 이온 및/또는 중립 손실에 대한 최소 강도를 정의한다. 그런 다음 결과를 출력하기 위해 경로 및 파일 이름을 선택하고 확인을 클릭하여 DFF를 시작합니다. DFF 플롯은 설정이 성공적으로 완료되면 나타납니다.분석가는 화합물 클래스 내에서 알려진 화합물의 탠덤 질량 스펙트럼을 해석하여 전체 화합물 클래스에 대한 진단인 제품 이온 및/또는 중성 손실을 식별해야 합니다. 이 DFF 플롯은 M.aeruginosa CPCC 300의 분석에 따라 생성되었다. x축은 정의된 DFF 기준을 충족시키는 전구체 이온의 이러한 질량 대 전하 비율을 나타내고, y축은 미세포 내의 모든 제품 이온의 질량 대 전하 비율을 나타내며 질량 분광측정 스펙트럼을 나란히 합니다.이러한 분석을 위해, 미세 세포 신 검출에 대 한 기준 포함 전구체 이온 내에서 질량 대 전하 비율 400 받는 다 1, 200, 그리고 2 ~ 6 분 사이 보존 시간. 가장 중요한 것은, 이러한 탠덤 질량 분석 스펙트럼은 정의된 15% 염기 피크 강도 임계값보다 높은 질량 대 전하 비율을 모두 포함했다. 분석 중에 획득한 4, 116탠덤 질량 분광분석 스펙트럼중 26개가 DFF 기준을 충족하고 M.aeruginosa CPCC 300 추출물에서 검출되었다.검출된 주요 미세세포는 자신있게 미세세포류 아르기닌과 탈백한 산성 미세시스틴 류신 아르기닌으로 할당될 수 있었다. 새로운 화합물은 진단 단편화 필터링을 사용하여 발견됨에 따라, 유기체는 NMR에 의한 화합물의 격리 및 특성화를 위해 대규모로 재배될 수 있다. 미세 세포에 적용될 때, 진단 단편화 필터링을 통해 기존의 표적 선별 방법이 샘플 내에 존재하는 주요 독소를 검출하는지 확인할 수 있습니다.

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Research

연구

JoVE Journal

Chemistry

화학

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롤리팝 - 같은 Ultrafiltration 프로브를 사용하여 인간의 원주민 타액 Peptidome를 샘플링 : 임상 질량 분광법을위한 펩타이드 감지를 단순화하고 향상

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LC-MS/MS 진단 조각화 필터링을 통한 천연물 발견: Microcystin 분석을 위한 응용

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