4D-Metabolomics™ 建立植物的CCS值数据库

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　　代谢组学作为生物信息学的重要分支之一，目前已广泛得到关注。而数目众多，结构复杂的各类小分子化合物的鉴定是代谢组学工作的难点。传统的以质谱为核心的代谢组学方法主要依靠二级谱图来鉴定和区分化合物，但对于其中包含的大量同分异构体无法实现准确鉴别。

　　布鲁克4D-Metabolomics™创新性的将淌度分离引入到代谢组学的工作流程中，扩展了分离维度，提升了化合物鉴定精度和覆盖度。化合物的碰撞截面积值（CCS）反映了化合物的空间结构大小，可作为化合物定性的依据。

　　布鲁克离子淌度质谱timsTOF系列拥有双离子淌度管设计，可实现离子的连续累积分离，达到约100%离子利用率，淌度分离过程不会损失离子，对于组学分析这类离子信息覆盖度要求极高的领域有着良好的适配性。结合平行累积连续碎裂（PASEF）技术，高达100Hz的扫描频率，淌度分离带来的离子聚焦，可实现灵敏度和扫描速率的双赢！

　　植物CCS值数据库的建立

　　黄酮类和酚类化合物是植物中常见的两类化合物，这两类化合物都拥有数目众多的同分异构体，单纯的依靠质谱来进行区分鉴别非常困难，因此需要进行淌度分离。本文给出了研究药用豆科植物的例子，使用UPLC-TIMS-QTOF-MS/MS，在负离子模式下，对其中的化合物进行CCS值测定，并建立相应的数据库。

　　实验共测得146种天然植物中的化合物，主要包括黄酮类、糖基化黄酮类、异黄酮类、三萜、糖基化三萜等。分子质量从 210-826 Da，CCS值范围为 141.26 到 300.86 Å2。鉴定的化合物类型包括[M-H]-, [M-H+HCO2H]-, [M-H+Na+HCO2-]-, [2M-H]-, and [M-3H]-。下表给出了各类型电离产物的CCS值重现性。样本重复三次检测，CCS值的平均相对标准偏差（RSD）为0.1075%。

　　同分异构体鉴定

　　淌度分离的引入主要目的是为了鉴别代谢物中的同分异构体，这里我们以黄酮和黄烷酮化合物为例，来展示timsTOF的淌度分离情况。在下图中，横轴为质荷比，纵轴为CCS值，n为同分异构体的个数。我们可以看到，大部分的同分异构体CCS值有明显差异，能够在淌度这一维度上实现很好的分离。

　　基质的存在是否干扰CCS值准确性？

　　为了对比实际样品和标准品测量的CCS值，我们选取部分标准品进行了研究。使用UPLC-TIMS-MS测量了两组样品，纯标准品混合物和加入了标准品的植物根提取液，并对比其测量的CCS值，得到下表。CCS的平均差异仅为0.06%。

　　MetaboScape®数据处理

　　MetaboScape软件已全面支持4D-Metablomics数据的处理，依据数据的准确质量数，同位素峰信息，二级碎片，以及CCS值四维信息来对化合物进行定性。