如何利用PASEF技术证明”我命由我不由天“

发布时间： 2019-08-30 16:26 来源：布鲁克（北京）科技有限公司-质谱仪器

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衰老，一直是科学研究中的热点。秀丽线虫（Caenorhabditis elegans）是用于衰老研究的模式动物之一，其脂类代谢机理也一直是脂质组学的研究热点之一。DAF-2基因是秀丽线虫体内编码胰岛素样生长因子受体（Insulin-like growth factor receptor）的基因，被认为与调节衰老速度有关。DAF-2突变的个体在表型上明显变现出个体变大，生命周期变长等特点，其变化普遍认为与脂类代谢有关。

脂类由于其结构组成复杂，存在较多的同分异构体等特点，一直是生命科学研究中的难点之一。离子淌度技术凭借对脂类碰撞截面积（Collision cross section, CCS）的有效区分，正逐渐成为脂质组学研究的新热点。

布鲁克PASEF技术在蛋白质组学研究中已经显示出巨大的应用价值，现在布鲁克又推出了基于PASEF技术的四维脂质组学研究方案（4D Lipidomics），进一步扩展了PASEF技术的应用范围。

4D Lipidomics研究方法指的是通过提取精确m/z、保留时间、丰度和碰撞截面积这4项分子特征来抽取信息。与传统方法相比，由于引入了碰撞截面积，从而能更好的区分脂类中普遍存在的同分异构体，增加了脂类组学数据的可信度。完整的4D Lipidomics已经完全被整合在布鲁克新推出的MetaboScape5.0软件中，可以有效帮助客户实现全自动、半自动的脂质组学分析流程（图1）。

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在数据处理过程中，最为关键的步骤就是起始阶段的分子特征提取过程，在该过程中由于涉及到较多的参数设置，很多用户，即使是使用经验丰富老手也只能反复尝试。在MetaboScape软件中，该过程可以通过T-Rex 4D（Time aligned Region complete eXtraction）技术自动完成，并且尽可能的保留足够多的信息。如图2所示，通过T-Rex 4D技术自动调整抽提参数，可以自动补齐bucket2/sampe2中缺失的丰度信息。图片.png

数据抽提完成后，可以通过统计学手段寻找不同样品中存在的差异，如图3所示，通过PCA分析可以有效的区分出野生型、缺失型和QC样品，而进一步的loading plot则提示出具有生物标志物潜力的m/z。

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寻找出感兴趣的m/z之后，最大的挑战就是有效地鉴定出相应的化合物。在MetaboScape软件中，可以通过基于同位素峰型的smartFormula算法，或者基于MS或MS/MS匹配的搜库匹配，以及基于先验知识的in-silico预测。此外，最具有特色的功能是利用机器学习技术建立的CCS值预测模型，可以帮助对脂类的同分异构体进行区分（图4）。

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而来自英国剑桥大学的Griffin教授进一步的研究发现，在野生型虫中，存在着更高浓度的磷脂类成分，提示DAF-2基因可以调控相关的脂类代谢，从而影响线虫的生命周期。

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参考文献：

Castro C, et al. A study of Caenorhabditis elegans daf-2 mutants by metabolomics anddifferential correlation networks. Molecular Biosystems, 2013, July;9(7):1632-42