Bu içeriği görüntülemek için JoVE aboneliğiniz gereklidir. Giriş yapın veya ücretsiz denemenizi bugün başlatın.

Yöntem makalesi

Saf Vardiya Nükleer Manyetik Rezonans: Bitki Metabolomikleri için Yeni Bir Araç

1.8K görüntülenme

⸱

DOI:

10.3791/62719

⸱

31 Temmuz 2021

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

Bu makalede

Özet

Bu makale, bitkilerin metabolik profillemesinde PSYCHE ve SAPPHIRE-PSYCHE'nin kullanımını sunmakta ve numune hazırlama ve optimal Pure Shift NMR spektrum kaydı için ayrıntılı prosedürleri içermektedir. Homonükleer ayrışma ile elde edilen çözünürlük kazancının, sistemin daha kapsamlı bir şekilde anlaşılmasına izin verdiği örnekler tartışılmaktadır.

Özet

Nükleer Manyetik Rezonans (NMR), metabolomikte kullanılan en güçlü araçlardan biridir. Sadece nicel veri sağlamakla kalmayıp aynı zamanda karmaşık karışımlarda bulunan metabolitlerin yapısal olarak tanımlanmasına da izin veren son derece hassas ve tekrarlanabilir bir yöntemdir.

1H NMR ile metabolik profillemenin, mahsul koşullarının değerlendirilmesi, hasat ve hasat sonrası tedaviler, metabolik fenotipleme, metabolik yollar, gen regülasyonu, biyobelirteçlerin tanımlanması, kemotaksonomi, kalite kontrolü, menşe adı gibi çeşitli bitki senaryolarının incelenmesinde yararlı olduğu kanıtlanmıştır. Bununla birlikte, genişletilmiş J-eşleşme çoklukları ile çok sayıda rezonansın sinyal örtüşmesi, spektrum analizini ve yorumlanmasını karmaşıklaştırır ve klasik 1H NMR profillemesi için bir sınırlamayı temsil eder.

Son on yılda, 1H NMR klasik spektrumlarına özgü spektrum çözünürlük probleminin üstesinden gelmek için, çoklu sinyallerin tek rezonans hatlarına çöktüğü yeni NMR geniş bant homonükleer dekuplaj teknikleri - yaygın olarak Saf Kaydırma yöntemleri olarak adlandırılır - geliştirilmiştir.

Burada, bitki özü hazırlamanın adım adım bir protokolü ve üç farklı bitki matrisinde - Vanilya bitki yaprakları, patates yumruları (S. tuberosum) ve Cape bektaşi üzümü (P. peruviana) - optimal Pure Shift PSYCHE ve SAPPHIRE-PSYCHE spektrumlarını kaydetme prosedürü sunulmaktadır. Metabolik tanımlama, korelasyon analizi ve çok değişkenli analizlerde klasik spektrumlarla karşılaştırıldığında çözünürlük kazancının etkisi tartışılmıştır.

Giriş

Bir organizmayı oluşturan metabolitlerin tamamı - biyolojik süreçlerin substratları, ara ürünleri ve son ürünleri - 1998 yılında metabolom terimi ile icat edilmiştir. Metabolomun fenotiple yakından ilişkili olduğu iyi bilinmektedir ve genotip ile çevrearasındaki doğrudan etkileşimi yansıttığı için bitkilerde özellikle ilgi çekicidir 1,2. Bu nedenle, metabolomik profilin karakterizasyonu bitkilerde büyük önem kazanmıştır. Biyobelirteçlerin (anahtar metabolitler) ve metabolik modellerin tanımlanması ve miktarının belirlenmesi yoluyla, türler, çeşitler, gelişme aşamaları, patojenik hastalıklar veya çevresel koşullar (günlük ve mevsimsel değişiklikler, topraklar, su stresi, mekanik stres, hasat ve hasat sonrası tedaviler) arasında ayrım yapmak mümkün olmuştur 3,4,5.

Kütle spektrometresi (MS) ve Nükleer Manyetik Rezonans (NMR) spektroskopisi bu amaç için en yaygın kullanılan analitik platformlardır. MS metodolojilerinin aksine, NMR, minimum numune hazırlığı gerektiren, yüksek oranda tekrarlanabilir, önyargısız, nicel, doğru ve tahribatsız bir tekniktir ve bu da onu metabolomik çalışmalar için uygun hale getirir. Bununla birlikte, MS yöntemleriyle karşılaştırıldığında, doğal düşük hassasiyet bir sınırlamadır. Son yıllarda ve yüksek alan mıknatısları, kriyojenik problar, mikro bobin cihazları ve Dinamik Nükleer Polarizasyon (DNP) yöntemlerinin kullanılmasıyla, NMR'nin hassasiyeti büyük ölçüde iyileştirilmiştir. Örneğin, ikinci yaklaşım söz konusu olduğunda, duyarlılık kazancı 6,7 büyüklüğünde iki ila üç mertebe seviyesindeydi. Bugüne kadar, yayınlanan metabolomik çalışmaların yaklaşık% 20'si NMR tabanlıdır ve sayı artmaktadır7.

Proton NMR, NMR metabolik parmak izi için en popüler ve hassas deney olmasına rağmen, bazı dezavantajları vardır. İlk olarak, numunede tespit edilen tüm 1H NMR sinyalleri, proton kimyasal kayma penceresine karşılık gelen küçük bir pencerede dağıtılır ve bu da kalabalık spektrumlarla sonuçlanır. İkincisi, homonükleer skaler kuplaj, sinyalleri birden çok bileşene böler (sinyal çokluğu), proton sinyalini daha geniş bir frekans aralığına yayar, ayrıca kalabalıklaşmayı ve sinyal örtüşmesini artırarak spektrum okumasını karmaşıklaştırır. Ek olarak, NMR metabolomikleri, genellikle NMR gözlemlenebilir bir konsantrasyonda 50 ila 300 molekül içeren karışımların analizinde kullanılır ve 200 ila 2000 pikten oluşan karmaşık spektrumlar üretir.

Saf Kayma olarak da bilinen homonükleer ayrışma protonu NMR, çoklu bir sinyalin tek bir tepe noktasına çökmesini indükleyen bir yöntemdir. Kalabalık spektrumlarda 8,9,10 sinyal çözünürlüğünü artırmak için mükemmel bir araçtır ve bu nedenle bitki metabolomiği11 için uygun bir araçtır.

Son on yılda, hem hassasiyeti hem de ayırma performansını artıran yeni Pure Shift darbe dizileri ortaya çıktı. Uygulama alanları, diğerlerinin yanı sıra moleküler yapı aydınlatması 12,13'ten fluxomik14, karışım ataması 15,16,17, translasyonel difüzyon ölçümleri18, enantiyomerik ayrımcılık19, ko-polimerlerde birim dağılımı20'ye kadar genişlemiştir.

Tarihsel olarak, Geniş Bant Saf Kaydırma deneyleri, biyolojik ekstraktların değerlendirilmesindeki kapsamlarını sınırlayan düşük hassasiyet ve karmaşık işleme yöntemlerinden muzdariptir8. 2014 yılında, Foroozandeh ve ark. mükemmel homonükleer ayrışma ve geliştirilmiş hassasiyet değerleri21 veren anti-z-COSY darbe dizisine dayanan yeni bir Saf Kayma deneyi olan PSYCHE (Chirp Uyarımıyla Verilen Saf Kayma) yayınladı. Bununla birlikte, PSYCHE, zaman alanı verilerinin parçalarının elde edildiği bir 2D interferogram deneyi olduğundan, yığının kenarlarındaki J-eşleşme modülasyon bozulmalarından kaynaklanan periyodik yan bant artefaktlarından muzdariptir. Karmaşık karışımlarda, bu artefaktlar, çok düşük konsantrasyonlarda bulunan metabolitlerle ilişkili olanlardan daha büyük sinyaller verir ve bu da analiziengeller 11. Bu artefaktları çıkarmak için iki yöntem vardır - TSE-PHYCHE22 ve SAPPHIRE-PSYCHE (Artık J Evriminin Periyodik PHase Artımı ile Yan Bant Ortalaması) adı verilen PSYCHE deneyinin daha yeni bir modifikasyonu23.

2019'da ilk kezgösterdik 11 Neredeyse hiç hassasiyet cezası23 olmadan artefaktları ortadan kaldıran SAPPHIRE-PSYCHE Pure Shift yönteminin, yaygın olarak Cape bektaşi üzümü11 olarak bilinen Physalis peruviana meyvelerinin özleri gibi karmaşık biyolojik karışımların analizi için kullanılabileceğini gösterdik. Bu yöntemlerin metabolik atama, korelasyon analizi ve çok değişkenli katsayılar analizi gibi metabolomik veri analizlerinin performansını artırdığını gösterdik11. O zamandan beri, yumuşak mercanlar24, hypericum bitkileri25, bal26,27, çay27, nane yağı26 ve ceviz28 gibi farklı biyolojik matrisler üzerinde birkaç Saf Kayma metabolomik çalışması ele alındı ve metabolomik analiz için yeni bir araç olarak önemini gösterdi. Paradoksal olarak, bu çalışmaların büyük çoğunluğu, daha iyi performans gösterdiği gösterilen SAPPHIRE-PSYCHE nabız dizisi yerine, herhangi bir spektrometre kütüphanesinde bulunan standart ve uygulaması kolay PSYCHE nabız dizisini kullandı. Bununla birlikte, doğru kurulum için darbe sırasının daha iyi anlaşılmasını gerektirir.

Bu makale, yeni kullanıcıların bitkilerin, özellikle Vanilya sp'nin yaprakları (V. planifolia ve V. pompona)29, patates yumruları (S. tuberosum)30 ve Cape bektaşi üzümü (P. peruviana)31 çalışmalarında Saf Kaydırma yöntemlerini uygulamalarına yardımcı olmayı amaçlamaktadır. Numune hazırlama, NMR deney kurulumu, veri toplama ve veri analizi ayrıntılı olarak açıklanmaktadır. Ayrıca protokol, bitkilerin metabolomik profillemesinde PSYCHE ve SAPPHIRE-PSYCHE deneylerini düzgün bir şekilde kurmalarına yardımcı olmak için sahada yeni olan araştırmacılara yardımcı olacak önemli notlar içermektedir.

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Protokol

1. Numune hazırlama

  1. Cape bektaşi üzümü
    1. 100-200 gr taze meyveyi bir blender vazosuna koyun. 4 °C'de 30 dakika bekletin ve ardından bir laboratuvar karıştırıcısında homojen hale getirin.
    2. Hemen, suyu 50 mL plastik tüplere aktarın, sıvı nitrojen içinde dondurun ve 4 ila 5 gün kuruyana kadar liyofilize edin.
    3. Liyofilize malzemeyi bir elektrikli öğütücü kullanarak ince bir toz haline getirin.
      NOT: Toz oldukça higroskopik olduğu için kuru malzemenin taşınması hızlı bir şekilde yapılmalıdır.
    4. 1 g öğütülmüş malzemeyi tartın ve 10 mL ultra saf su ekleyin. 1 dakika boyunca girdap.
    5. 10 ° C'de 20 dakika boyunca sonikat ve daha sonra 10 ° C'de 20 dakika boyunca 23.000 × g'da santrifüjleyin.
    6. Süpernatanı geri kazanın ve 13 mm politetrafloroetilen (PTFE) 0,45 μm şırınga filtresinden süzün.
    7. Süzülmüş ekstraktın 1 mL'sini kuruyana kadar liyofilize edin ve daha sonra elde edilen katıyı 0.9 mL 200 mM sodyum oksalat tamponu pH 4 içinde yeniden süspanse edin. Girdap.
    8. Elde edilen numuneyi kuruyana kadar liyofilize edin ve 5 mM 3- (trimetilsilil) propiyonik-2,2,3,3-d4 asit sodyum tuzu (TMSP-d4) içeren 0.9 mL döteryum oksit içinde çözün.
    9. NMR tüpünü bir mikropipet kullanarak 0,6 mL numune ile doldurun.
  2. Vanilya yaprakları
    1. Yaprakları toplayın, nemli kağıt mendille temizleyin ve bütün olarak sıvı nitrojen içinde dondurun.
    2. Yaprakları küçük parçalara ayırın ve kuruyana kadar 4 gün liyofilize edin.
    3. Kuru maddeyi bir elektrikli öğütücü kullanarak ince bir toz haline getirin.
    4. 50 mg öğütülmüş malzemeyi tartın ve %0.1 TMSP (a/a) ve 0.75 mL metanol-d4 içeren döteryum oksit içinde 0.75 mL fosfat tamponu pH 6.0 ekleyin. 1 dakika boyunca girdap.
    5. 25 ° C'de 20 dakika boyunca sonikate.
    6. 13.000 × g'da 25 °C'de 10 dakika santrifüjleyin.
    7. Süpernatanı (~ 1.3-1.4 mL) geri kazanın ve 13 mm PTFE 0.45 μm şırınga filtresinden süzün.
    8. NMR tüpünü bir mikropipet kullanarak 0,6 mL filtrelenmiş numune ile doldurun.
  3. Patates yumruları
    1. 4 ila 8 yumruyu soyun ve dilimleyin. Hemen, yaklaşık 125 g malzemeyi dik duran torbalara koyun ve sıvı nitrojen içinde dondurun.
      NOT: Kullanım sırasında oksidasyonu önlemek için patatesi nemli tutun.
    2. Tamamen kuruyana kadar 4 ila 6 gün boyunca liyofilize edin.
    3. Kuru maddeyi bir elektrikli öğütücü kullanarak ince bir toz haline getirin.
    4. 160 mg öğütülmüş yumru tartın ve 1.6 mL deiyonize su ekleyin. 1 dakika boyunca girdap.
    5. 10 ° C'de 45 dakika boyunca sonikate.
    6. 10 ° C'de 20 dakika boyunca 23.000 x g'da santrifüjleyin.
    7. Süpernatanı (~ 1.5 -1.6 mL) geri kazanın ve 10 ° C'de 16 saat boyunca soğutmalı bir santrifüj vakum yoğunlaştırıcıda kuruyana kadar buharlaştırın.
    8. Elde edilen katıya (20-25 mg) 0.9 mL 100 mM sodyum oksalat tamponu pH 4, girdap ekleyin ve 10 ° C'de 16 saat buharlaştırın.
    9. Elde edilen katıyı 3 mM TMSP içeren 0.9 mL döteryum oksit içinde çözün.
    10. 10 ° C'de 5 dakika boyunca 23.000 x g'da santrifüjleyin ve süpernatanı 13 mm PTFE 0.45 μm şırınga filtresinden doğrudan NMR tüpüne filtreleyin.
      NOT: Bu durumda, 1000'den fazla numunenin hazırlanmasındaki adımları azaltmak için NMR tüpüne doğrudan filtrasyon gerçekleştirilmiştir.

2. NMR Veri Toplama ve İşleme

  1. NMR ilk kurulum
    1. Numuneleri NMR spektrometresine aktarın.
    2. Prob kafasını ayarlayın ve eşleştirin.
    3. Numuneyi kilitleyin ve şim yapın.
    4. 90° sert darbeyi kalibre edin. Standart prosedürlerden herhangi birini kullanarak 90° darbeyi kalibre edin.
    5. Standart bir 1D proton NMR spektrumu çalıştırın.
  2. PSYCHE deneyi
    1. Bruker Topspin kitaplığından reset_psyche_1d darbe dizisini seçin (Şekil S1). Aşağıdaki standart parametreleri kullanın: 5 kHz spektral genişlik (SW2), en az 1 veya 2 saniye gevşeme kurtarma gecikmesi (D1), 16 kukla tarama (DS), blok başına 64 veya 128 karmaşık veri noktası (L31) ve 64 veya 128 tarama (NS) (Şekil S1).
      NOT: L31, her bir Pure Shift bloğunda elde edilen karmaşık dijital noktaların sayısıdır ve en iyisi 2'nin kuvvetine ayarlanmalıdır. 21
    2. CHIRP darbe bant genişliği (CNST61) için istenen CHIRP darbe çevirme açısı uyarımını (CNST10) ve 60 kHz'i ayarlayın (Şekil S2).
      NOT: PSYCHE deneyi, bir anti-z-COSY şemasına dayanmaktadır; sonuç olarak, artefaktların yeniden birleşmesini önlemek için CHIRP darbe çevirme açısının küçük olması gerekir (Şekil 1). Mutlak yoğunluk, uyarma çevirme açısı ile artar. Periyodik artefaktlar da geliştirilir, spektruma yayılır ve "gürültüyü" arttırır (Şekil 1). "Gürültü", standart gürültü ve parçalanmış artefaktların bir kombinasyonu haline gelir. Hassasiyet ve düşük yeniden birleşme artefaktları arasında iyi bir uzlaşma, CNST61 = 20° olarak ayarlamaktır. 19,22
    3. Sabit darbe uzunluğunu (P1) daha önce kalibre edilmiş değere ve PSYCHE şekli darbe uzunluğunu 30 ms'ye (P49) ayarlayın (Şekil S2).
      NOT: Şekil darbe güçleri bu değerden otomatik olarak hesaplanacağı için sert darbe değerinin kalibre edilmesi çok önemlidir.
    4. PSYCHE elemanı için Crp_psyche.20 (SPNAM 37) şekil darbesini seçin (Şekil S2).
    5. PSYCHE elemanı (GPZ0) sırasında uygulanan nabız alanı gradyanının gücünü ayarlayın. Degrade şekil darbesi için RECT.1'i seçin (GPNAM 0) (Şekil S2).
      NOT: PSYCHE elemanı sırasında, proba bağlı olarak, normalde gradyanın maksimum gücünün %1 ila %4'ü arasında zayıf bir manyetik alan gradyanı uygulanır.
    6. Pure Shift FID'yi (TD1) yeniden oluşturmak için elde edilecek blok sayısını ayarlayın (Şekil S3).
      NOT: PSYCHE, TD1'in Saf Kaydırma interferogram bloklarının sayısı olduğu sahte bir 2B deney olarak elde edilmiştir. Spektrum çözünürlüğü, spektral pencerenin (SW1) boyutuna ve TD1*2*L31 olan elde edilen toplam nokta sayısına bağlıdır. Tipik olarak, blok başına 64 veya 128 karmaşık nokta içeren 16 veya 32 blok, yeterli dijital çözünürlük sağlayacaktır. PSYCHE interferogram şeklinde kaydedildiği için, daha fazla sayıda blok dijital çözünürlüğü artırır, ancak aynı zamanda toplam edinme süresinide 19 artırır. Homonükleer J-kuplajları her blok sırasında gelişir ve salınımlı bir J modülasyon modeli 21,23 ile sonuçlanır. Fourier dönüşümünden sonra, bu, bloğun uzunluğuna bağlı olarak periyodik yan bant artefaktları oluşturur (Şekil 2). Artefaktları azaltmak için, bloğun süresi kısa olmalıdır, tipik olarak 16 ms'den az olmalıdır (blok süresi = 2*in0: Şekil S1). Blok süresi yüksekse, L31'i azaltın.
    7. Verileri Bruker'in Proc_reset AU programı ve Fourier dönüşümü ile işleyin.
      NOT: Spektrumu sıfır doldurma ve sinüs çanı apodizasyonu kullanarak dönüştürmenizi öneririz (Şekil S4).
  3. SAFİR-PSİKA deneyi
    1. SAPPHIRE-PSYCHE nabız sırasını seçin ve nabız sekansı parametrelerini ayarlayın. Standart parametreler aşağıdaki gibi olacaktır: 5 kHz spektral genişlik (SW3), en az 1 veya 2 saniye gevşeme gecikmesi (D1), 16 kukla tarama (DS), artış başına 8 veya 16 tarama (NS) ve D2 ila 14 ms (Şekil S5).
      NOT: Bu dizi Bruker'in repertuarında yer almamaktadır, ancak dizi ve işleme programları Manchester NMR Metodoloji Grubu web sitesinden, (https://www.nmr.chemistry.manchester.ac.uk/?q=node/426)23 edinilebilir. D2 gecikmesi, her J modülasyon artışında T2 gevşemesinin sabit kalmasını sağlar. D2'nin 1/4*SW1+p16+2*d16'dan büyük olması gerekir. 23
    2. CHIRP darbe bant genişliği (CNST20) için istenen CHIRP darbe çevirme açısı uyarımını (CNST10) ve 21 kHz'i ayarlayın (Şekil S6).
      NOT: Normal PSYCHE deneyinde olduğu gibi, artefaktların yeniden birleşmesini önlemek için CHIRP darbe çevirme açısının kısa olması gerekir. CNST20 = 20°, hassasiyet ve düşük yeniden birleşme artefaktları 21,23,25 arasında iyi bir uzlaşmadır.
    3. Sabit darbe uzunluğunu (P1) daha önce kalibre edilmiş değere ve PSYCHE şekli darbe uzunluğunu 30 ms'ye (P40) ayarlayın (Şekil S6).
      NOT: Şekil darbe güçleri otomatik olarak hesaplanacağından, sert darbe değerini kalibre etmek önemlidir.
    4. PSYCHE elemanı için PSYCHE_Saltire_10kHz_30m şekli darbesini seçin (Şekil S6).
    5. PSYCHE elemanı (GPZ10) sırasında uygulanan nabız alanı gradyanının gücünü ayarlayın. Degrade şekil darbesi için RECT.1'i seçin (GPNAM 10) (Şekil S7).
      NOT: PSYCHE elemanı sırasında, normalde, gradyanın maksimum kuvvetinin %1 ila %4'ü arasında, proba bağlı olan değer olan zayıf bir manyetik alan gradyanı uygulanır.
    6. F2 (TD2) cinsinden SAPPHIRE J modülasyon artışlarının sayısını ayarlayın (Şekil S7).
      NOT: normalde 8 artış, yan bant artefaktlarının mükemmel bir şekilde bastırılmasını sağlar (Şekil 2 ve 3). Son Pure Shift FID'nin toplam tarama sayısı NS*TD2'dir. 23
    7. F1 ve F2 spektral pencerelerini (SW1 ve SW2) ayarlayın (Şekil S5).
      NOT: SW2=SW3/(2*TD2) ve SW3/SW1 = TD2*N, TD2 ve N çift tam sayılardır23. SAPPHIRE-PSYCHE deneyi, F2'nin J-eşleşme artefakt faz modülasyonunu ve F1'in Saf Kayma interferogram edinimi20'yi kodladığı sahte bir 3D olarak elde edilir. SAPPHIRE-PSYCHE, J modülasyonlu yan bantları kaldırdığından, interferogram Pure Shift blok süresi normal PSYCHE'den daha uzun olabilir (Pure Shift blok süresi = 1/SW1), tipik olarak 20 ila 40 ms arasında olabilir (Şekil 2). Bununla birlikte, daha uzun yığın veri toplama, daha yüksek J-eşleşme evrimlerine yol açar, bu da elde edilen daha güçlü yan bantları çıkarmak için daha fazla J-birleştirme faz modülasyonu artışı gerektirecektir23.
    8. Pure Shift bloklarının sayısını ayarlayın (TD1) (Şekil S7).
      NOT: SAPPHIRE-PSYCHE'nin ilk bloğun J-kuplaj faz modülasyonunu telafi etmesi gerektiğinden, fazladan bir blok edinilmesi gerekir. Tipik olarak, 17 (16+1) veya 33 (32+1) blok yeterli dijital çözünürlükverir 23.
    9. pm_pshift ve pm_fidadd AU programlarını yürüten verileri işleyin ve ardından Fourier dönüşümü23'ü izleyin.
      NOT: Spektrumu sıfır doldurma ve sinüs çanı apodizasyonu kullanarak dönüştürmenizi öneririz (Şekil S4).

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Sonuçlar

NMR spektrum analizi
PSYCHE deneyleri, birleştirilmiş rezonansları tekillere21 daraltarak spektrum çözünürlüğünü artırır, bu da örtüşmeyi azaltır ve atama ve veri analizini kolaylaştırır. Pure Shift NMR bitki özlerine uygulanabilir. Burada kullanımını üç farklı matriste gösteriyoruz: vanilya yaprakları, patates yumruları ve Physalis peruviana meyveleri. Bu bitki özlerinin spektrumlarında elde edilen çözünürlük artışı, Şekil S8-S11'den açıkça anlaşılmaktadır

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Tartışma

Metabolitin yapısal olarak tanımlanması ve miktarının belirlenmesi, metabolomun karakterizasyonunda kilit konulardır, çok değişkenli analizlere tabi tutulduğunda incelenen biyolojik sistemin daha iyi anlaşılmasına izin veren verilerdir. Numune hazırlama ve veri toplama, güvenilir sonuçlar sağlamak için optimizasyona ihtiyaç duyan kritik hususlardır.

Bu makalede, üç farklı bitki matrisinin NMR analizi için numune hazırlığını açıklıyor ve gösteriyoruz. Herhangi ...

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Açıklamalar

Yazarların beyan edebilecekleri herhangi bir çıkar çatışması yoktur.

Teşekkürler

Bu çalışma Consejo Nacional de Ciencia, Tecnología e Innovación Tecnológica (CONCYTEC) - Programa Atracción de Investigadores Cienciactiva - Sözleşme # 008-2017-FONDECYT tarafından finanse edilmiştir.

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Malzemeler

Bu makalede kullanılan malzemelerin listesi
AdŞirketKatalog numarasıYorumlar
77500 Serisi Freezone 4.5 Litre tezgah üstüLabconco77500
Bruker Avance III 500 MHz, 5 mm TCI Z-gradyan kriyojenik prob ile donatılmıştırBruker Corporation
Centrivap Soğutmalı Santrifüj Konsantratörler Labconco 7310000 SerisiLabconco7310000
Döteryum oksitSigma-Aldrich151882
Öğütücü makinesi MKM6003BoschMKM6003
Licuadora Blender 8011S model Hgb2wts3WaringHgb2wts3
Metanol-d4Sigma-Aldrich151947

Kaynaklar

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

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Yeniden basım ve izinler

Etiketler

Pure Shift NMRProton NMRMetabolik ProfillemeHomon kleer DekuplajNumune Haz rlamaSAPPHIRE PSYCHEKemotaksonomiBiyobelirte Tan mlamaok De i kenli Analiz
Saf Vardiya Nükleer Manyetik Rezonans: Bitki Metabolomikleri için Yeni Bir Araç
Bize Ulaşın
Kütüphaneye Öner

Gizlilik

Kullanım Koşulları

Politikalar

Telif Hakkı © 2026 MyJoVE Corporation. Tüm hakları saklıdır.