4D脂质组学

产品介绍

脂质组学(lipidomics)是对生物体、组织或细胞中的脂质以及与其相互作用的分子进行全面系统的分析、鉴定,了解脂质的结构和功能,进而揭示脂质代谢与细胞、器官乃至机体的生理、病理过程之间的关系的一门学科。目前脂质组学已经被广泛运用于药物研发、分子生理学、分子病理学、功能基因组学、营养学以及环境与健康等重要领域。

为了获得脂质组学中LC-MS/MS数据的准确注释,一般需要结合多个维度的信息,如二级谱图,保留时间,碰撞截面积值(CCS 值),质荷比(m/z)等。2020年一篇发表在Nature Biotechnology题为“A lipidome atlas in MS-DIAL 4”的研究成果,其课题组研究开发了非靶向脂质组平台MS-DIAL 4 ,制定了包括117个脂质亚类在内的保留时间、碰撞截面积和其他谱图信息的脂质组图谱,有助于标准化脂质组学数据和发现脂质通路。




技术优势

◉  覆盖度高:数据库覆盖271237个脂质结构

  鉴定准:使用四维数据库(m/z, RT, CCS, MS/MS)进行匹配定性,脂质结果更加准确,碰撞截面积值(CCS值)具有良好的重现性,且不受色谱方法影响而发生偏移

  同分异构体鉴定:碰撞截面积值(CCS值)可以对一部分同分异构体进行鉴定区分




样本要求

植物组织

200 mg/sample

动物及临床组织标本

200 mg/sample

血清、血浆

200 μL/sample

细胞、微生物

1×10(7) cells/sample

生物学重复:

样本数量: 植物和微生物n≥6,动物样本n≥10,临床样本n≥30,所有重复样本独立分析

其他种类的样品在收集之前请联系公司销售工程师





检测平台


4D脂质组学(图1)

timsTOF Pro,Bruker




应用方向

◉  组织细胞中脂质物质鉴定

◉  脂质功能及代谢调控研究

◉  脂质代谢途径及网络研究

◉  脂质生物标志物发掘

◉  临床诊断及治疗




案例应用

研究内容:4D脂质组学和转录组学研究MyD88敲除巨噬细胞的抗炎和抗动脉粥样硬化作用 

发表期刊:J Lipid Res

影响因子:6.081

发表时间:2024

研究背景:

动脉粥样硬化是一种慢性疾病,影响动脉,并与全身炎症有关。动脉粥样硬化涉及由于脂质摄取、胆固醇晶体形成等引起的单核细胞失调。单核细胞的变化会引起不同状态的巨噬细胞被激活,具有促炎或抗炎表型。

MyD88 是一种适配蛋白,在动脉粥样硬化过程中会启动和放大免疫反应。MyD88 敲除的巨噬细胞显示出斑块形成减少,表明它们可能用于研究动脉粥样硬化保护。在这篇文章中,作者旨在深入探讨巨噬细胞获得抗炎表型时脂质组分如何变化以及哪些脂质途径受到影响

实验设计:

4D脂质组学(图2)4D脂质组学(图3)

对于脂质的检测,作者选择了布鲁克的timsTOF仪器进行4D脂质的检测。以PC 17:0_14:1 和PS 16:0_18:1这两个异构体的分离如图B所示,EIM显示如何根据额外的CCS维度对离子进行分离,从而实现发现、分离和识别分子。因此,EIM结果表明,离子迁移率引入了一个新的分离维度,有助于分离同分异构体。每个移动性框架的MS和MS/MS分别命名为从最低到最高CCS值的1-3。图2B (左) 中第二移动性框架的MS/MS光谱显示出对应于PC 17:0_14:1 的诊断碎片,而在图2B (右),则检测到了对应于PS 16:0_18:1 的诊断碎片以及另一个脂类物种对应的FA 18:0 。尽管仅在图2B中的m/z为762.53428的前体离子处获得了第二移动性框架的MS/MS数据,但IM证明其具有减少背景噪声并揭示每个离子的新特征CCS的能力,从而实现了没有tims无法鉴定的脂类的鉴别和发现。图2C描绘了m/z、RT和CCS值如何在各自的类别内对脂类进行空间分离。很明显,CCS在确定脂类的空间分布方面起着重要作用,提高了峰分辨率和结构鉴定的信心。因此,借助这一策略,作者不仅能够增强复杂混合物的表征和区分能力,还提供了有关化学结构和组成的信息。

代谢与转录变化:

4D脂质组学(图4)与WT相比, KO中大多数FAHFA物种的相对丰度较低,但与WT巨噬细胞相比,醚连接脂质(PC/PE-O)以及PE和PC在KO组中明显较高,两种细胞类型之间的 TG 种类确实不同。PS、PG 和 PI 磷脂在 MyD88-KO 中也失调。由于 MyD88 与炎症反应有关,这些结果强调了脂质在调节巨噬细胞中与动脉粥样硬化相关的炎症途径中的作用。这表明这些脂质在可能参与调节心血管疾病抗炎机制的机制途径中的重要性,这对动脉粥样硬化斑块的形成非常重要。

在转录组学中,饼图显示了WT和KO组的 3,381 个差异表达基因和 6,482 个差异表达转录本。 PCA 图说明了基于基因表达谱的 WT 和 MyD88-KO 巨噬细胞的明显聚类和分离,其中相同细胞类型的技术重复聚集在一起,与脂质组样本分布的 PCA 分析中显示的结果完全一致。

通路分析:

4D脂质组学(图5)

通过全面分析 MyD88 缺陷对转录组的影响,发现这些通路对与细胞对刺激和信号转导的反应相关的基因有显著影响。转录的通路分析选择前 30 个差异表达基因进行通路分析。发现囊泡介导的运输和甘油磷脂生物合成在这种抗炎巨噬细胞模型中表现出最高的贡献率。受转录组影响的途径、细胞对压力和刺激的反应以及干扰素 (IFN) 信号通路的贡献率最高,并且在该抗炎巨噬细胞模型中也是最重要的。

从脂质组来说,上调和下调的脂质都会影响代谢,其中脂质代谢主要是上调,只有少数发生了下调。小分子运输、蛋白质代谢、免疫系统功能和疾病通路都受到 MyD88 缺失产生的上调脂质的特定影响。脂质组变化所影响最严重的通路与高尔基体和内质网之间的膜转运和分子运输以及其他脂质和蛋白质的重塑有关,例如:PC、心磷脂 (CL)、高密度脂蛋白 (HDL) 和其他血浆脂蛋白。

这种动脉粥样硬化保护模型进一步增强了对MyD88信号在动脉粥样硬化的发生和发展中的特定作用的理解。通过多组学细胞方法,可以研究出巨噬细胞抗炎状态的分子途径和调节网络,并进一步识别出治疗、诊断和预防动脉粥样硬化的新型靶点和生物标志物。




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