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代謝組學/分析方法/質譜/MALDI-MS

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MALDI-TOF 儀器

MALDI,或基質輔助雷射解吸/電離,是一種用於質譜的軟電離技術。使用這種技術可以分析生物分子(蛋白質、肽和糖)和更大的有機分子(聚合物和樹枝狀聚合物)。MALDI 用於電離這些分子,因為它們非常脆弱,在其他更傳統的電離方法中電離時通常會碎裂。雷射束用於電離,生物分子受到基質的保護,以防止其被破壞,並允許最佳氣化和電離。


MALDI-MS 中使用的基質是結晶分子的混合物,其中最常見的三個是 3,5-二甲氧基-4-羥基肉桂酸、α-氰基-4-羥基肉桂酸和 2,5-二羥基苯甲酸 (DHB)。這些物質在純化水中與有機溶劑(如乙醇或乙腈)混合成溶液。


工作原理

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媒體:Maldi_cartoon.gif

雷射照射基質,基質吸收雷射能量並使晶體電離。然後,這些晶體將其部分電荷轉移到被測化合物,從而保護它免受雷射的破壞效能量,但仍然允許它被電離。在此過程後觀察到的離子包括中性分子 [M] 和新增或移除的離子。它們一起形成準分子離子,例如,在新增質子的情況下為 [M+H]+,在新增鈉離子的情況下為 [M+Na]+,或在移除質子的情況下為 [M-H]-。MALDI 通常產生單電荷離子,但也可以觀察到多電荷離子 ([M+nH]n+),通常是基質、雷射強度和/或使用的電壓的函式。請注意,這些都是偶數電子物種。基質分子和其他穩定分子的自由基陽離子訊號可以觀察到,例如。

質譜儀

MALDI(基質輔助雷射解吸/電離)通常與飛行時間質譜儀一起使用。飛行時間質譜儀是理想的選擇,因為它可以處理很寬的質量範圍。


使用 MALDI-MS 完成的實驗

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基質輔助雷射解吸電離質譜法鑑別微生物的培養條件的影響 文章連結在此

PNNL:太平洋西北國家實驗室,他們負責建立用於根據光譜讀數識別未知細菌的資料庫。

綿羊血瓊脂:連結:血瓊脂型別 用於此實驗,因為它被廣泛用於區分芽孢桿菌屬的各種菌株。有些菌株表現出溶血,而另一些則沒有。這對於區分引起炭疽的菌株與其他危害較小的菌株非常重要。

光譜特徵峰:連結:質譜資料表示 光譜結果中的峰,這些峰將在大多數細菌物種中出現,這些峰將代表細菌為自身代謝而產生的一種蛋白質。

基於統計的自動資料分析演算法:這些演算法用於將未知微生物(在本例中為在各種培養基上生長的已知微生物)的特徵與已有的廣泛特徵庫進行比較。至少出現在 70% 光譜中的離子將被包含在該微生物的特徵庫中。

MALDI-TOF MS 已被用於建立不同細菌屬和種在受控培養物中生長的特徵光譜特徵峰資料庫。這組研究人員質疑,在不同培養基上生長的細菌是否會導致細菌開啟不同的蛋白質,從而改變光譜結果。根據各種報道,本研究中選擇的最小培養基已被證明會誘導大腸桿菌枯草芽孢桿菌的生理變化。然而,結果表明,儘管在不同的培養基中培養,但全細胞細菌仍然可以透過 MALDI-TOF MS 和 PNNL 的(基於統計的自動資料分析演算法)進行識別。這是因為細菌中的大多數蛋白質在所有培養條件下都起作用,即管家功能,而不是參與培養物的代謝。

基質輔助雷射解吸電離質譜法直接分析革蘭氏陽性細菌細胞中脂質的探針上樣品預處理 文章連結在此

肽聚糖:由糖和氨基酸組成的聚合物,構成細菌細胞壁維基連結

三氟乙酸 (TFA):是一種化學化合物,其化學式為 CF3CO2H。它是一種強羧酸,廣泛用於有機合成。 維基連結

在本實驗中,研究人員正在測試一種新的方法,無需進行廣泛的預處理即可分析細菌細胞壁的脂質成分。這種新方法被稱為探針上樣品預處理,它包括將生長的細菌菌落轉移到基質表面,在那裡它們被覆蓋著微量基質溶液,然後暴露於雷射。在之前的實驗中,使用這種方法沒有顯示出任何特徵峰。在本實驗中,他們在探針上處理中添加了一種稱為 TFA 的化合物,以增強細菌細胞壁中磷脂的離子形成。透過新增 TFA,在對枯草芽孢桿菌進行的測試中出現了特徵峰。然而,當在大腸桿菌(革蘭氏陰性細菌)樣本上進行相同的程式時,結果並不那麼清晰。據推測,這是由於 TFA 水解了革蘭氏陰性細菌中較薄的肽聚糖層中的磷脂。

MALDI-MS 直接組織分析:在腎臟生物學中的應用 文章連結

藥物腎毒性:是指某些物質(包括有毒化學物質和藥物)對腎臟的毒性作用。 維基連結

腎小球:是脊椎動物腎臟腎元中被鮑曼氏囊包圍的毛細血管叢。與鮑曼氏囊一起構成腎小球,是腎臟的基本功能單位。

腎小球硬化:在腎臟的零星區域發現的腎小球的瘢痕形成,它會損害腎功能。MALDI-MS 可用於這些病變區域的組織蛋白質分析。 外部連結

這是一篇非常籠統的文章,描述瞭如何使用 MALDI-MS 確定組織樣本(在本例中為腎臟)中的生物分子濃度和位置。MALDI-MS 允許直接分析組織中的分子,無需針對各種分子使用特殊的試劑。MALDI-MS 可用於尋找某些蛋白質、肽、脂質和藥物(這對製藥行業很重要)。檢測藥物濃度的能力對於確定藥物在腎臟中的治療水平至關重要,讓研究人員瞭解藥物可能對患者腎臟產生的影響。研究人員得出結論,這種技術的應用才剛剛開始,並且具有非凡的潛力。

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