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代谢组学/分析方法/质谱/MALDI-MS

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MALDI-TOF 仪器

MALDI,或基质辅助激光解吸/电离,是一种用于质谱的软电离技术。使用这种技术可以分析生物分子(蛋白质、肽和糖)和更大的有机分子(聚合物和树枝状聚合物)。MALDI 用于电离这些分子,因为它们非常脆弱,在其他更传统的电离方法中电离时通常会碎裂。激光束用于电离,生物分子受到基质的保护,以防止其被破坏,并允许最佳气化和电离。


MALDI-MS 中使用的基质是结晶分子的混合物,其中最常见的三个是 3,5-二甲氧基-4-羟基肉桂酸、α-氰基-4-羟基肉桂酸和 2,5-二羟基苯甲酸 (DHB)。这些物质在纯化水中与有机溶剂(如乙醇或乙腈)混合成溶液。


工作原理

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媒体:Maldi_cartoon.gif

激光照射基质,基质吸收激光能量并使晶体电离。然后,这些晶体将其部分电荷转移到被测化合物,从而保护它免受激光的破坏性能量,但仍然允许它被电离。在此过程后观察到的离子包括中性分子 [M] 和添加或移除的离子。它们一起形成准分子离子,例如,在添加质子的情况下为 [M+H]+,在添加钠离子的情况下为 [M+Na]+,或在移除质子的情况下为 [M-H]-。MALDI 通常产生单电荷离子,但也可以观察到多电荷离子 ([M+nH]n+),通常是基质、激光强度和/或使用的电压的函数。请注意,这些都是偶数电子物种。基质分子和其他稳定分子的自由基阳离子信号可以观察到,例如。

质谱仪

MALDI(基质辅助激光解吸/电离)通常与飞行时间质谱仪一起使用。飞行时间质谱仪是理想的选择,因为它可以处理很宽的质量范围。


使用 MALDI-MS 完成的实验

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基质辅助激光解吸电离质谱法鉴别微生物的培养条件的影响 文章链接在此

PNNL:太平洋西北国家实验室,他们负责创建用于根据光谱读数识别未知细菌的数据库。

绵羊血琼脂:链接:血琼脂类型 用于此实验,因为它被广泛用于区分芽孢杆菌属的各种菌株。有些菌株表现出溶血,而另一些则没有。这对于区分引起炭疽的菌株与其他危害较小的菌株非常重要。

光谱特征峰:链接:质谱数据表示 光谱结果中的峰,这些峰将在大多数细菌物种中出现,这些峰将代表细菌为自身代谢而产生的一种蛋白质。

基于统计的自动数据分析算法:这些算法用于将未知微生物(在本例中为在各种培养基上生长的已知微生物)的特征与已有的广泛特征库进行比较。至少出现在 70% 光谱中的离子将被包含在该微生物的特征库中。

MALDI-TOF MS 已被用于创建不同细菌属和种在受控培养物中生长的特征光谱特征峰数据库。这组研究人员质疑,在不同培养基上生长的细菌是否会导致细菌开启不同的蛋白质,从而改变光谱结果。根据各种报道,本研究中选择的最小培养基已被证明会诱导大肠杆菌枯草芽孢杆菌的生理变化。然而,结果表明,尽管在不同的培养基中培养,但全细胞细菌仍然可以通过 MALDI-TOF MS 和 PNNL 的(基于统计的自动数据分析算法)进行识别。这是因为细菌中的大多数蛋白质在所有培养条件下都起作用,即管家功能,而不是参与培养物的代谢。

基质辅助激光解吸电离质谱法直接分析革兰氏阳性细菌细胞中脂质的探针上样品预处理 文章链接在此

肽聚糖:由糖和氨基酸组成的聚合物,构成细菌细胞壁维基链接

三氟乙酸 (TFA):是一种化学化合物,其化学式为 CF3CO2H。它是一种强羧酸,广泛用于有机合成。 维基链接

在本实验中,研究人员正在测试一种新的方法,无需进行广泛的预处理即可分析细菌细胞壁的脂质成分。这种新方法被称为探针上样品预处理,它包括将生长的细菌菌落转移到基质表面,在那里它们被覆盖着微量基质溶液,然后暴露于激光。在之前的实验中,使用这种方法没有显示出任何特征峰。在本实验中,他们在探针上处理中添加了一种称为 TFA 的化合物,以增强细菌细胞壁中磷脂的离子形成。通过添加 TFA,在对枯草芽孢杆菌进行的测试中出现了特征峰。然而,当在大肠杆菌(革兰氏阴性细菌)样本上进行相同的程序时,结果并不那么清晰。据推测,这是由于 TFA 水解了革兰氏阴性细菌中较薄的肽聚糖层中的磷脂。

MALDI-MS 直接组织分析:在肾脏生物学中的应用 文章链接

药物肾毒性:是指某些物质(包括有毒化学物质和药物)对肾脏的毒性作用。 维基链接

肾小球:是脊椎动物肾脏肾元中被鲍曼氏囊包围的毛细血管丛。与鲍曼氏囊一起构成肾小球,是肾脏的基本功能单位。

肾小球硬化:在肾脏的零星区域发现的肾小球的瘢痕形成,它会损害肾功能。MALDI-MS 可用于这些病变区域的组织蛋白质分析。 外部链接

这是一篇非常笼统的文章,描述了如何使用 MALDI-MS 确定组织样本(在本例中为肾脏)中的生物分子浓度和位置。MALDI-MS 允许直接分析组织中的分子,无需针对各种分子使用特殊的试剂。MALDI-MS 可用于寻找某些蛋白质、肽、脂质和药物(这对制药行业很重要)。检测药物浓度的能力对于确定药物在肾脏中的治疗水平至关重要,让研究人员了解药物可能对患者肾脏产生的影响。研究人员得出结论,这种技术的应用才刚刚开始,并且具有非凡的潜力。

用于回顾和包含的文章和网页

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