Summary
تصفيه التجزئة التشخيصية ، التي تم تنفيذها في MZmine ، هو أسلوب أنيق ، بعد الاستحواذ علي شاشه بيانات LC-MS/MS لفئات كامله من المنتجات الطبيعية المعروفة وغير المعروفة. تقوم هذه الاداه بالبحث في أطياف MS/MS لأيونات المنتج و/أو الخسائر المحايدة التي عرفها المحلل علي انها تشخيص للفئة الكاملة من المركبات.
Abstract
وغالبا ما تكون المنتجات الطبيعية بيوسينثيسيزيد كخليط من مركبات مماثله هيكليا, بدلا من مركب واحد. نظرا لخصائصها الهيكلية المشتركة ، العديد من المركبات داخل نفس الفئة الخضوع لتجزئه MS/MS مماثله ولها عده أيونات المنتج متطابقة و/أو خسائر محايده. والغرض من تصفيه التجزئة التشخيصية هو الكشف بكفاءة عن جميع مركبات فئة معينه في مقتطف معقد عن طريق فحص مجموعات بيانات LC/ms/ms غير المستهدفة لأطياف MS/ms التي تحتوي علي أيونات منتجات محدده الفئة و/أو خسائر محايده. ويستند هذا الأسلوب علي وحده قوات الأمر التي تنفذ داخل منصة MZmine مفتوحة المصدر التي تتطلب مقتطفات عينه يتم تحليلها عن طريق الحصول علي البيانات التي تعتمد علي مطياف كتله عاليه الاستبانة مثل رباعي اورراب أو رباعي الوقت من الطيران الشامل تحليل. والقيد الرئيسي لهذا النهج هو ان المحلل يجب ان يحدد أولا أيونات المنتجات و/أو الخسائر المحايدة المحددة للفئة المستهدفة من المنتجات الطبيعية. وتسمح قوات التدخل الخاصة بالاكتشاف اللاحق لجميع المنتجات الطبيعية ذات الصلة داخل عينه معقده ، بما في ذلك المركبات الجديدة. في هذا العمل ، ونحن نظهر فعاليه قوات الأمر الذي من خلال فحص مقتطفات من الزنجاريه Microcystis ، وهو الطحالب الضارة البارزة التي تسبب البكتيريا الزرقاء ، لإنتاج ميكروكسينينس.
Introduction
والطيف الكتلي الترادفي (MS/MS) هو أسلوب طيفي للكتلة يستخدم علي نطاق واسع وينطوي علي عزل أيون السلائف والحث علي التجزؤ عن طريق استخدام طاقة التنشيط مثل التفكك المستحث بالاصطدام (CID)1. الطريقة التي تكون فيها شظايا الأيونات مرتبطة ارتباطا وثيقا ببنيتها الجزيئية. وغالبا ما تكون المنتجات الطبيعية بيوسينثيسيزيد كخليط من مركبات مماثله هيكليا بدلا من كماده كيميائية واحده فريدة من نوعها2. وعلي هذا النحو ، فان المركبات ذات الصلة الهيكلية التي تشكل جزءا من نفس الفئة الحيوية غالبا ما تشترك في خصائص تجزئه MS/MS الرئيسية ، بما في ذلك أيونات المنتجات المشتركة و/أو الخسائر المحايدة. القدرة علي فحص العينات المعقدة للمركبات التي تمتلك أيونات المنتجات الخاصة بالفئة و/أو الخسائر المحايدة هي استراتيجية قويه للكشف عن فئات كامله من المركبات ، مما قد يؤدي إلى اكتشاف المنتجات الطبيعية الجديدة3، 4 , 5 , 6-وعلي مدي عقود ، سمحت أساليب قياس الطيف الكتلي مثل المسح المحايد للخسارة والفحص بالسلائف الايونيه باستخدام أدوات منخفضه الاستبانة بالكشف عن الأيونات التي لها نفس الخسارة المحايدة أو أيونات المنتجات. ومع ذلك ، الأيونات المحددة أو التحولات اللازمة ليتم تعريفها قبل تنفيذ التجارب. ونظرا لان مقاييس الطيف الكتلي العالية الاستبانة أصبحت أكثر شيوعا في مختبرات البحوث ، فان العينات المعقدة تخضع الآن للفحص الشائع باستخدام أساليب الحيازة غير المستهدفة والمعتمدة علي البيانات (DDA). وعلي النقيض من الفقدان المحايد التقليدي والفحص الأيوني للسلائف ، يمكن تحديد المركبات المرتبطة هيكليا بتحليل ما بعد الاقتناء7. في هذا العمل ، ونحن نظهر استراتيجية وضعناها تسمي تصفيه التجزئة التشخيصية (قوات الأمر الأمر)5،6، نهج مستقيم إلى الامام وسهل الاستخدام للكشف عن فئات كامله من المركبات داخل المصفوفات المعقدة. وقد تم تنفيذ هذه الوحدة في قوات الأمر الجديد في منصة مفتوحة المصدر ، MZmine 2 والمتاحة عن طريق تحميل MZmine 2.38 أو أحدث الإصدارات. الأمر الذي يسمح للمستخدمين بفحص مجموعات بيانات DDA بكفاءة لأطياف MS/MS التي تحتوي علي أيونات المنتجات و/أو الخسارة المحايدة التي يتم تشخيصها لفئات كامله من المركبات. الحد من قوات الأمر الذي هو أيونات المنتج المميزة و/أو الخسائر المحايدة لفئة من المركبات يجب ان يحددها المحلل.
علي سبيل المثال ، كل واحد من أكثر من 60 المختلفة فومونوزين فطري المحددة8،9 تمتلك سلسله الجانب tricarballylic ، التي تولد m/z 157.0142 (C6H5س5-) أيون المنتج علي تجزؤ [م-ح]- أيون4. ولذلك ، يمكن الكشف عن جميع والفيومونسنات المفترضة في عينه باستخدام قوات الوضع الخاصة عن طريق فحص جميع أطياف ms/ms داخل مجموعه بيانات DDA التي تحتوي علي البارز m/z 157.0142 المنتج أيون. المثل ، يمكن الكشف عن المركبات الكبريت عن طريق فحص مجموعات بيانات DDA لأطياف MS/MS التي تحتوي علي فقدان محايد تشخيصي 79.9574 Da (SO3)3. وقد تم تطبيق هذا النهج أيضا بنجاح للكشف عن الببتيدات دوري جديد5 والمنتجات الطبيعية التي تحتوي علي بقايا التربتوفان أو فينيلالانين6.
لإظهار فعاليه قوات الأمر الأمر وسهوله استخدامها داخل منصة MZmine10، قمنا بتطبيق هذا النهج علي تحليل الميكرومثانه فئة من أكثر من 240 السموم ذات الصلة هيكليا التي تنتجها سيانوكوبالامين المياه العذبة11,12,13.
والأكثر شيوعا هو السميات المزرقة المبلغ عنها ، مع المتجانس MC-LR (ليوسين [L]/ارجينين [R]) الأكثر كثيرا دراسة (الشكل 1). الطحالب المجهرية الاحاديه غير الريبوميه غير المشبعة بالمكورات العنقودية ، بيوسينثيسيزيد من قبل البكتيريا الزرقاء المتعددة أجناس بما في ذلك microcystis ، انابينا ، nostoc ، و planktothrix12،13. وتتكون من خمسه بقايا مشتركه واثنين من المواقع المتغيرة التي تحتلها الأحماض الامينيه L. ما يقرب من جميع الاشراف علي المخدرات تمتلك السمة β-الأحماض الامينيه 3-الامينيه-9-ميثوكسي-2 ، 6 ، 8-تريميثيل-10-فينيلعشاري-4 ، 6-دايندييك حمض (إدا) بقايا في الموقف 511. ويرد وصف جيد لمسارات التجزئة ms/ms من الاشراف علي الاشراف14،15؛ بقايا إدا هي المسؤولة عن ms/ms المنتج البارز ، m/z 135.0803 + (C9H11O +) وكذلك أيونات المنتجات الأخرى بما في ذلك m/z 163.1114 + (c11H 15 O +) (الشكل 2). ويمكن فحص مجموعات بيانات DDA غير المستهدفة من مقتطفات Microcystis الزنجاريه الخلوية لجميع المجهريات الموجودة باستخدام هذه الأيونات التشخيصية ، والتي منحت ان الميكرومثانه لديها بقايا إدا.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
1-اعداد الفصل اللوني السائل غير المستهدف (LC)-مجموعات بيانات MS/MS
ملاحظه: يمكن تنفيذ العمليات باستخدام اي مطياف الكتلي عالي الاستبانة وطريقه تحليليه محسنه لفئة مستهدفه من التحاليل. MC الأمثل الحالات LC-MS/MS علي مطياف الشامل اوربراب مدرجه في جدول المواد.
-
تحميل MZmine 2 (http://mzmine.github.io/)
ملاحظه: يمكن العثور علي مثال البيانات CPCC300 في https://drive.google.com/open?id=1HHbLdvxCMycSasyNXPRqIe5pkaSqQoS0.- ضمن القائمة المنسدلة طرق بيانات raw ، حدد خيار استيراد البيانات الاوليه.
- اختر ملفات البيانات التي سيتم تحليلها. قد يتم استيراد ملفات مفرده أو متعددة.
- اختياري إذا كان تنسيق بيانات المورد غير معتمد من قبل MZmine ، استخدم بروتينومعالج16 لإنشاء ملفات البيانات سينترويديد.
- اختر عامل تصفيه الانتقاء الذروة لتطبيق الخوارزميه الموفرة من قبل المورد.
2-تصفيه التجزئة التشخيصية لملفات DDA المستوردة
- باستخدام المؤشر ، حدد وتمييز ملف البيانات في العمود ملفات البيانات Raw من شاشه MZmine الرئيسية.
- ضمن القائمة المنسدلة المرئيات ، حدد خيار تصفيه تجزئه التشخيص .
- في مربع حوار قوات التدخل الذي يظهر (الشكل 3) ، ادخل الخيارات التالية:
- وقت الاستبقاء-استخدام نطاق السيارات أو تحديد نطاق مرات الاستبقاء في دقائق عندما الفئة المستهدفة من التحاليل سوف elute.
- السلائف m/z -استخدام نطاق السيارات أو تحديد مجموعه m/z من الفئة المستهدفة من التحاليل ، بما في ذلك امكانيه للمركبات مشحونة متعددة عند الاقتضاء.
- m/z التسامح – إدخال الدقة الشاملة MS/ms القابلة للتحقيق من MSinstrument; 0.01 m/z أو 3.0 جزء في المليون من المناسب لمنصة اورراب. إذا كان سيتم التحقيق فقط أيونات المنتجات التشخيصية ، إدخال 0.0 في الخيار قيمه خسارة محايده التشخيصية (Da) . وعلي العكس من ذلك ، إذا سيتم التحقيق في الخسائر التشخيصية المحايدة فقط ، فان الإدخال 0.0 في خيار أيونات المنتج التشخيصي (m/z) .
-
أيونات المنتجات التشخيصية (m/z) – إدخال المنتج فئة محدده أيون (ق) م/ض. افصل أيونات المنتجات المتعددة بفاصله.
ملاحظه: إدخال أيونات المنتجات المتعددة سوف تصور الأطياف التي تحتوي علي جميع أيونات المنتجات المدرجة. -
قيمه الخسارة المحايدة التشخيصية (Da) – إدخال الخسارة المحايدة المحددة للفئة (es). افصل الخسائر المحايدة المتعددة بفاصله.
ملاحظه: سيؤدي إدخال خسائر محايده متعددة إلى تصور الأطياف التي تحتوي علي جميع الخسائر المحايدة المدرجة. سيؤدي إدخال كل من أيونات المنتجات التشخيصية والخسائر المحايدة إلى تصور الأطياف التي تستوفي جميع المعايير. - الحد الأدنى لكثافة الأيونات التشخيصية (الذروة الاساسيه%) – كنسبه مئوية من الذروة الاساسيه لأطياف MS/ms ، حدد الحد الأدنى لكثافة أيونات المنتجات التشخيصية و/أو الخسائر المحايدة التي يجب مراعاتها.
- ملف إخراج Peaklist – حدد مسارا واسما لإخراج النتائج.
- انقر فوق ok زر لبدء تحليل قوات التشغيل الخاصة. وسوف تظهر مؤامرة قوات العمليات عند استكمال بنجاح الخطوات المذكورة أعلاه
ملاحظه: سيتم إنشاء ملفي بيانات .csv. {يحتوي ملف الإخراج Peaklist} .csv علي السلائف m/zوأرقام المسح الضوئي وأوقات الاستبقاء الخاصة بالفحص. ويمكن استخدام هذا في وحدات MZmine الموجودة بما في ذلك طرق البيانات الخام > كشف الذروة المستهدفة > كشف الذروة لتوليد الكروم المستخرجة من السلائف التي استوفت معايير الأمر المحددة. {يحتوي ملف الإخراج Peaklist} _data. csv علي السلائف m/z، وأيونات المنتجات m/z وأوقات الاستبقاء للسماح بإنشاء مؤامرات قوات التدخل الخاصة خارج mzmine.
3-مثال علي استخدام قوات الإجراءات الخاصة لتحليل الميكروسيتين
-
اعداد العينات
- تعقيم 250 mL Erlenmeyer قوارير تحتوي علي 30 مل من وسائل الاعلام العقيمة MA17 أو غيرها من وسائل الاعلام نمو البكتيريا الزرقاء (BG-11) مزوده سداده رغوة.
- تطعيم وسائل الاعلام النمو تعقيمها مع ثقافة البكتيريا الزرقاء إلى ما يقرب من 5 × 105 خلايا مل-1 تحت ظروف معقمه. مراقبه كثافة الخلايا مع مقياس الكريات الدموية. في هذا المثال ، تنمو الزنجاريه سلاله CPCC300 فوتواوتوتروفيكالي في 27 درجه مئوية ، مضيئه مع ضوء الفلورسنت الأبيض بارد (30 μe M-2 s-1) باستخدام ضوء 12 h: 12 h النظام الظلام. دوامه الخلايا مره واحده يوميا.
- فصل الخلايا من الوسط الثقافي بعد 26 يوما عن طريق الترشيح الفراغ باستخدام 47 مم قطرها GF/C الزجاج ورقه فلتر ستوكات.
- أضافه 3 مل من 80 ٪ الميثانول (aq) إلى الخلايا المقطوعة في أنبوب اختبار 14 مل (ق).
- وبعد ذلك ، يقوم الدوامة بنسخ أنبوب الاختبار الذي يحتوي علي خلايا البكتيريا الزرقاء لكل 30 ثانيه. تخزين أنبوب الاختبار (ق) في-20 درجه مئوية ل 1 ح. أعاده أنبوب الاختبار إلى درجه حرارة الغرفة والسماح للعينه (ق) لأذابه الجليد لمده 15 دقيقه.
- كرر الخطوة 3-1-5 مرتين إضافيتين لكي بشكل فعال الخلايا.
- تصفيه استخراج الخلية البكتيريا الناتجة (ق) من خلال 0.22 μm PTFE حقنه فلتر (ق).
- استخراج (ق) الجافة مع المبخر في درجه حرارة 30 درجه مئوية باستخدام دفق لطيف من غاز النيتروجين. تخزين المستخلص الجاف عند-20 درجه مئوية حتى تحليل LC-MS/MS.
- أعاده تشكيل بقايا المجففة مع 500 μL من 90 ٪ الميثانول (aq) ودوامه لمده 30 ثانيه في قارورة hplc العنبر قبل التحليل.
- تحليل استخراج البكتيريا الزرقاء باستخدام طريقه الاستحواذ DDA علي مطياف كتله عاليه الدقة.
ملاحظه: يتم سرد شروط LC-MS الأمثل لتحليل MC المستخدمة هنا في جدول المواد. - اعداد datafile (ق) DDA والاستيراد إلى MZmine بعد الخطوات 1.1 و 1.2.
- حدد ملف وبدء الوحدات النمطية التي تتبع الخطوات التالية 2.1-2.2.
- لتحليل MC ، استخدم الإعدادات التالية ضمن وحده الحالات الخاصة (الشكل 3).
- الاحتفاظ بالوقت – إدخال نطاق 2.00 إلى 6.00 دقيقه.
- السلائف m/z -الإدخال m/z مجموعه من 430.00 إلى 1200.00.
- m/z التسامح – تطبيق m/z التسامح من 0.01 m/z أو 3.0 ppm.
- أيونات المنتجات التشخيصية (م/ض) -الإدخال m/z من 135.0803 ، 163.1114 كما أيونات المنتج التشخيصي
- قيمه الخسارة المحايدة التشخيصية (Da) – الإدخال 0.0 لتحديد عدم استخدام الخسائر المحايدة التشخيصية.
- الحد الأدنى لكثافة الأيونات التشخيصية (% قاعده الذروة) – استخدام 15.00 كحد ادني للحد الأقصى لكثافة
- ملف إخراج Peaklist -تعريف ملف الإخراج ك putative_mcs.
- انقر فوق ok زر لبدء تحليل قوات التشغيل الخاصة. وسوف تظهر مؤامرة قوات العمليات (الشكل 4) عند استكمال بنجاح الخطوات المذكورة أعلاه
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
وتظهر مؤامرة قوات الأمر التي تم إنشاؤها بعد تحليل الزنجاريه CPCC300 في الشكل 4. المحور السينيلهذه المؤامرة هو m/z من أيونات السلائف التي استوفت معايير الأمر المحدد في حين ان المحور صيظهر m/z من جميع أيونات المنتجات داخل أطياف ms/ms. لهذا التحليل ، وشملت معايير الكشف MC السلائف الأيونات داخل مجموعه m/z من 440-1200 ، والاحتفاظ مره بين 2.00-6.00 دقيقه. والاهم من ذلك ، هذه الأطياف MS/MS تحتوي علي كل من m/z 135.0803 و 163.1114 (± 3 جزء في المليون) فوق المحددة 15 ٪ عتبه كثافة القاعدي. وفي ظل هذه الظروف ، تم الحصول علي ما مجموعه 4116 من أطياف MS/MS خلال تحليل الدراسات التحليلية المتكاملة/ms. ومن بين هذه الأطياف ، تم الكشف عن 26 طيفا لمعايير قوات الوضع الخاصة في مستخرج الزنجاريه CPCC300. ومع ذلك ، يمكن الحصول علي أطياف MS/MS متعددة علي نفس المركب ، وخاصه بالنسبة لأيونات الكثافة العالية. في هذا المقتطف ، لم يتم العثور علي سوي 18 السلائف الفريدة m/z . أصغر أيون (m/z 497.2746, [m + 2h]2 +) هو تكمله مشحونة مضاعف من [m + h] + السلائف m/z 993.5389, التي تم الكشف عنها أيضا من قبل قوات الأمر الذي. استنادا إلى الدراسات المنشورة سابقا علي هذا الزنجاريه سلاله18، والرصد الرئيسية التي تم الكشف عنها يمكن تعيينها بثقة كما mc-lr و [D-Asp3] mc-lr. وكشف التحقيق في أطياف الكتلة المتبقية المفترضة ان اثنين من النظائر 13C من الرصد الأخرى المرصودة (m/z 993.5389 ، 1025.5343) واخر كان أنبوب من و MC من m/z 993.5389. ومن أصل 12 من الفئات المتبقية المفترضة ، كانت أربعه منها تناظر الجماهير المعروفة بالاشراف علي الاشراف ، وثمانيه مركبات لم يبلغ عنها سابقا (ملف تكميلي. الجدول S1).
الشكل 1: التركيب الكيميائي لل MC-LR. بقايا إدا شائع في نسبه كبيره من الاشراف المعروفة وتنتج أيونات المنتجات التشخيصية في m/z 135.0803 و 163.1114. ومن المعروف ان المتغيرات MC الأخرى التي تحتوي علي بقايا ديميثيل-إدا و اسيتيل دياثيل-إدا في الموقف 5 ولن تنتج نفس أيونات المنتج. يرجى النقر هنا لعرض نسخه أكبر من هذا الرقم.
الشكل 2: أطياف ms/ms من MC-LR. تم الحصول علي أطياف MS/MS علي مطياف الكتلة اورروراب الذي يظهر أيون المنتج البارز في m/z 135.0803 المشتقة من بقايا إدا. أيون المنتج اضافيه في m/z 163.1114 هو مشتق أيضا من بقايا إدا ويزيد من الانتقائية في تحليل قوات الأمر الذي. يرجى النقر هنا لعرض نسخه أكبر من هذا الرقم.
الشكل 3: صندوق حوار قوات التدخل الخاص داخل MZmine. يتم إدخال أيونات المنتج و/أو الخسائر المحايدة التي يتم تشخيصها للفئة المستهدفة من المركبات. ويمكن استخدام الاحتفاظ بالوقت ومرشحات أيونات السلائف لزيادة الانتقائية في التحليل. ويشير الحد الأدنى من شده الأيونات التشخيصية إلى شده عتبه أيونات المنتجات التشخيصية والخسائر المحايدة التي يجب تحقيقها من أجل ان تستوفي الأطياف معايير قوات الأمر الذي. قد يؤدي تخفيض هذه القيمة إلى نتائج ايجابيه زائفه. يرجى النقر هنا لعرض نسخه أكبر من هذا الرقم.
الشكل 4: مؤامرة قوات التخطيط الخاصة لتحليل MC من الزنجاريه استخراجالخلوية. العثور علي تحليل قوات الوضع الزنجاريه CPCC300 استخراج 26 الأطياف التي استوفت معايير قوات الوضع الخاصة المحددة ، والتي تشمل 18 فريدة من نوعها m/z القيم. الحق النقر علي المؤامرة يسمح للمستخدم "تصغير" المجال و/أو محاور النطاق. تم الكشف عن أيون السلائف المشحونة بشكل مضاعف عند m/z 497.2746 ويقابل MC غير معروف في [m + H] + 993.5389. وهما المعروفة التي تنتجها سلاله CPCC300 هي [D-Asp3] MC-LR و MC-lr 18. وفي المجموع ، لم يكن ثمانيه من الفئات الاستشارية المفترضة مطابقه لل m/z من الشركات المعروفة التابعة للرصد والاشراف ، وكانت أربعه منها متوافقة مع m/z من متجانسات متعددة ، ووجد ان ثلاثه منها نظائر/قنوات أخرى (ملف تكميلي). الجدول S1). تم إنشاء مؤامرة قوات الأمر التي تظهر هنا يدويا في اكسيل من "putative_mcs_data" التي تم اجراؤها تلقائيا عند تنفيذ وحده قوات الأمر الخاصة. يرجى النقر هنا لعرض نسخه أكبر من هذا الرقم.
ملف تكميلي. الظروف المثلي لتحليل LC-MS/MS من مقتطفات m. الزنجاريه. الرجاء الضغط هنا لتحميل هذا الملف.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
قوات الأمر الذي هو استراتيجية المباشرة إلى الامام والسريع للكشف عن فئات كامله من المركبات, خاصه ذات الصلة لاكتشاف مركب المنتجات الطبيعية. ويتمثل أهم جانب من جوانب الأمر الهام في تحديد معايير تجزئه MS/MS المحددة للفئة المستهدفة من المركبات. في هذا المثال التمثيلي, وقد استخدمت قوات الأمر الذي للكشف عن كل بقايا إدا تحتوي علي الرصد والترصد الموجودة في استخراج الزنجاريه الخلوية. علي الرغم من ان الغالبية العظمي من الرصد والاشراف تحتوي علي بقايا إدا, وقد عرفت بقايا أخرى في هذا الموقف, لا سيما ديايثيل-و اسيتيل دياثيل-إدا المتغيرات19. ولن يتم الكشف عن اي من هذه المخلفات باستخدام المعايير المحددة. ومع ذلك ، وبما ان قوات الأمر الجديدة هي نهج ما بعد الاكتساب ، يمكن بسهوله التحقيق في شظايا تشخيصيه اضافيه علي نفس البيانات باستخدام البروتوكول البسيط خطوه بخطوه الموضح هنا. وهذا يسمح أيضا للمحلل للكشف عن المركبات مع التعديلات الافتراضية التي من شانها ان تغير أيونات المنتجات التشخيصية و/أو فقدان محايده.
وقد تستوفي الأجزاء الفرعية والشظايا المصدرية أيضا معايير قوات الوضع الذاتي وتفسر بشكل غير صحيح علي انها تحاليل فريدة. قد تنشا إيجابيات كاذبه عندما المركبات الأخرى الموجودة في استخراج يحمل أيونات المنتج نفسه و/أو خسائر محايده. وفي كلتا الحالتين ، يمكن التخفيف من ذلك باستخدام أيونات المنتجات الاضافيه والخسائر المحايدة التي تزيد من الانتقائية في الأسلوب.
وعلي الرغم من ان أيونات السلائف قد تستوفي جميع معايير قوات التدخل التي يحددها المحلل وتمثل المركبات داخل الفئة المستهدفة ، فان هويتها المطلقة ستظل مفترضه. باستخدام مستويات الثقة في تحديد الهوية ، التي اقترحها Schymanski (2014) ، رصدت الكميات المرصودة باستخدام هذا النهج MS/MS لديها ' مستوي 3 ' الثقة في الهوية عندما الصيغة الجزيئية لا لبس فيها من السلائف أيون يمكن ان تسندها كتله دقيقه والنظائر الملف الشخصي20. وفي هذا المثال ، كان ثمانيه من الاستشاريين المفترضين الجماهير التي تناظر متعددة ، ايزوماريك الاشراف11. وكان يمكن تحقيق الهوية المطلقة اما عن طريق المقارنة بين الوقت المحتفظ به وأطياف MS/MS مع معيار أصلي أو تاكيد من قبل NMR وغيرها من الطرق الطيفية بعد التنقية. وتمثل المركبات المفترضة التي لا تتوافق مع جماهير اي أعضاء معروفين من الفئة المستهدفة ، مثل الرصد الثمانية المفترض للرصد المذكور هنا ، أهدافا ملموسه لاكتشاف المنتجات الطبيعية الجديدة.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
المؤلفون ليس لديهم ما يكشفون عنه
Acknowledgments
ويشكر المؤلفون هيذر روشان (المركز الكندي للثقافة الثقافية ، جامعه واترلو لتوفير ثقافة البكتيريا الزرقاء التي درست وسوسن أبو حراخ (جامعه كارلتون) للحصول علي المساعدة التقنية.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Cyanobacteria | |||
| Microcystis aeruginosaCPCC300 | CANADIAN PHYCOLOGICAL CULTURE CENTRE | CPCC300 | https://uwaterloo.ca/canadian-phycological-culture-centre/ |
| Software | |||
| Proteowizard (software) | software | http://proteowizard.sourceforge.net/ | |
| Mzmine 2 | software | http://mzmine.github.io/ | |
| LC-MS | |||
| Q-Exactive Orbitrap | Thermo | - | Equipped with HESI ionization source |
| 1290 UHPLC | Agilent | Equipped with binary pump, autosampler, column compartment | |
| C18 column | Agilent | 959757-902 | Eclipse Plus C18 RRHD column (2.1 × 100 mm, 1.8 μm) |
| Solvents | |||
| Optima LC-MS grade Methanol | Fisher | A456-4 | |
| OptimaLC-MS grade Acetonitrile | Fisher | A955-4 | |
| OptimaLC-MS grade Water | Fisher | W6-4 | |
| LC-MS grade Formic Acid | Fisher | A11710X1-AMP | |
| Vortex-Genie 2 | Scientific Industries | SI-0236 | |
| Centrifuge Sorvall Micro 21 | Thermo Scientific | 75-772-436 | |
| Other | |||
| Amber HPLC vials 2 mL/caps | Agilent | 5182-0716/5182-0717 | |
| 0.2-μm PTFE syringe filters | Pall Corp. | 4521 | |
| Whatman 47mm GF/A glass microfiber filters | Sigma-Aldrich | WHA1820047 | |
| Media | |||
| MA media (pH 8.6) ( quantity / L) | Watanabe, M. F. & Oishi, S. Effects of environmental factors on toxicity of a cyanobacterium (Microcystis aeruginosa) under culture conditions. Applied and Environmental microbiology. 49 (5), 1342-1344 (1985). | ||
| Ca(NO3)·4H2O, 50 mg | Sigma-Aldrich | C2786 | |
| KNO3, 100 mg | Sigma-Aldrich | P8291 | |
| NaNO3, 50 mg | Sigma-Aldrich | S5022 | |
| Na2SO4, 40 mg | Sigma-Aldrich | S5640 | |
| MgCl2·6H20, 50 mg | Sigma-Aldrich | M2393 | |
| Sodium glycerophosphate, 100 mg | Sigma-Aldrich | G9422 | |
| H3BO3, 20 mg | Sigma-Aldrich | B6768 | |
| Bicine, 500 mg | Sigma-Aldrich | RES1151B-B7 | |
| P(IV) metal solution, 5 mL | |||
| Bring the following to 1 L with ddH2O | |||
| NaEDTA·2HO | Sigma-Aldrich | E6635 | |
| FeCl3 ·6H2O | Sigma-Aldrich | 236489 | |
| MnCl2·4H2O | Baker | 2540 | |
| ZnCl2 | Sigma-Aldrich | Z0152 | |
| CoCl2·6H2O | Sigma-Aldrich | C8661 | |
| Na2MoO4·2H2O | Baker | 3764 | |
| Cyanobacteria BG-11 50X Freshwater Solution | Sigma-Aldrich | C3061-500mL |
References
- Mayer, P. M., Poon, C. The mechanisms of collisional activation of ions in mass spectrometry. Mass Spectrometry Reviews. 28 (4), 608-639 (2009).
- Fisch, K. M. Biosynthesis of natural products by microbial iterative hybrid PKS–NRPS. RSC Advances. 3 (40), 18228-18247 (2013).
- Kelman, M. J., et al. Identification of six new Alternaria sulfoconjugated metabolites by high-resolution neutral loss filtering. Rapid Communications in Mass Spectrometry. 29 (19), 1805-1810 (2015).
- Renaud, J. B., Kelman, M. J., Qi, T. F., Seifert, K. A., Sumarah, M. W. Product ion filtering with rapid polarity switching for the detection of all fumonisins and AAL-toxins. Rapid Communications in Mass Spectrometry. 29 (22), 2131-2139 (2015).
- Renaud, J. B., Kelman, M. J., McMullin, D. R., Yeung, K. K. -C., Sumarah, M. W. Application of C8 liquid chromatography-tandem mass spectrometry for the analysis of enniatins and bassianolides. Journal of Chromatography A. 1508, 65-72 (2017).
- Walsh, J. P., et al. Diagnostic Fragmentation Filtering for the Discovery of New Chaetoglobosins and Cytochalasins. Rapid Communications in Mass Spectrometry. , (2018).
- Wang, M., et al. Sharing and community curation of mass spectrometry data with Global Natural Products Social Molecular Networking. Nature biotechnology. 34 (8), 828 (2016).
- Bartók, T., Szécsi, Á, Szekeres, A., Mesterházy, Á, Bartók, M. Detection of new fumonisin mycotoxins and fumonisin-like compounds by reversed-phase high-performance liquid chromatography/electrospray ionization ion trap mass spectrometry. 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).
- Bartók, T., et al. 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. Rapid Communications in Mass Spectrometry. 24 (1), 35-42 (2010).
- Pluskal, T., Castillo, S., Villar-Briones, A., Orešič, M. MZmine 2: modular framework for processing, visualizing, and analyzing mass spectrometry-based molecular profile data. BMC bioinformatics. 11 (1), 395 (2010).
- Spoof, L., Catherine, A. Appendix 3: tables of microcystins and nodularins. Handbook of cyanobacterial monitoring and cyanotoxin analysis. , 526-537 (2016).
- Pick, F. R. Blooming algae: a Canadian perspective on the rise of toxic cyanobacteria. Canadian Journal of Fisheries and Aquatic Sciences. 73 (7), 1149-1158 (2016).
- Carmichael, W. W., Boyer, G. L. Health impacts from cyanobacteria harmful algae blooms: Implications for the North American Great Lakes. Harmful algae. 54, 194-212 (2016).
- Mayumi, T., et al. Structural characterization of microcystins by LC/MS/MS under ion trap conditions. The Journal of antibiotics. 59 (11), 710 (2006).
- Frias, H. V., et al. Use of electrospray tandem mass spectrometry for identification of microcystins during a cyanobacterial bloom event. Biochemical and biophysical research communications. 344 (3), 741-746 (2006).
- Kessner, D., Chambers, M., Burke, R., Agus, D., Mallick, P. ProteoWizard: open source software for rapid proteomics tools development. Bioinformatics. 24 (21), 2534-2536 (2008).
- Watanabe, M. F., Oishi, S. Effects of environmental factors on toxicity of a cyanobacterium (Microcystis aeruginosa) under culture conditions. Applied and Environmental microbiology. 49 (5), 1342-1344 (1985).
- Hollingdale, C., et al. Feasibility study on production of a matrix reference material for cyanobacterial toxins. Analytical and bioanalytical chemistry. 407 (18), 5353-5363 (2015).
- Yuan, M., Namikoshi, M., Otsuki, A., Sivonen, K. 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. European Mass Spectrometry. 4 (4), 287-298 (1998).
- Schymanski, E., et al. Identifying small molecules via high resolution mass spectrometry: communicating confidence. Environmental science & technology. 48 (4), 2097 (2014).
