Understanding Synthetic Biology using the Q Exactive GC Orbitrap GC-MS and a High Resolution Accurate Mass Metabolomics Library for Untargeted Metabolomics
Postery | 2018 | Thermo Fisher Scientific | ASMSInstrumentace
Vliv syntetické biologie a metabolomických metod na průmyslové i výzkumné aplikace se prohlubuje, protože umožňuje komplexní profilování metabolitů mikrobiálních bioreaktorů. Untargeted metabolomika poskytuje neomezené pohledy na exo-metabolom a odhaluje neočekávané metabolické posuny.
Cílem studie bylo analyzovat, jak typ a koncentrace induktoru (IPTG) ovlivňuje metabolický otisk Escherichia coli s exprimujícím RFP. Použito bylo netargetované GC-MS s vysokým rozlišením a specializovanou HRAM metabolomickou knihovnou.
Netargetované GC-MS s vysokým rozlišením na platformě Q Exactive GC Orbitrap v kombinaci s HRAM metabolomickou knihovnou umožnilo detailní profilování exo-metabolomu E. coli. Metoda poskytuje robustní platformu pro studium metabolických dopadů indukce genové exprese, ačkoliv další validace je nutná k upřesnění biologických mechanismů.
GC/MSD, GC/MS/MS, GC/HRMS, GC/Orbitrap
ZaměřeníMetabolomika
VýrobceThermo Fisher Scientific
Souhrn
Význam tématu
Vliv syntetické biologie a metabolomických metod na průmyslové i výzkumné aplikace se prohlubuje, protože umožňuje komplexní profilování metabolitů mikrobiálních bioreaktorů. Untargeted metabolomika poskytuje neomezené pohledy na exo-metabolom a odhaluje neočekávané metabolické posuny.
Cíle a přehled studie
Cílem studie bylo analyzovat, jak typ a koncentrace induktoru (IPTG) ovlivňuje metabolický otisk Escherichia coli s exprimujícím RFP. Použito bylo netargetované GC-MS s vysokým rozlišením a specializovanou HRAM metabolomickou knihovnou.
Použitá metodika a instrumentace
- Příprava vzorků: Quenching methanolem, centrifugace, lyofilizace, derivatizace methoxymací a silylací (MSTFA+1 % TMCS).
- Chromatografie: Thermo Scientific TRACE 1310 GC s TG-5SilMS kolonkou, běh 33 min., helium 1,2 mL/min.
- Spektrometrie: Q Exactive GC Orbitrap GC-MS, EI 70 eV, režim full-scan (50–550 Da), rozlišení 60 000 FWHM, lockmass 207.03235 m/z.
- Zpracování dat: Compound Discoverer – zarovnání RT, normalizace, PCA, ANOVA, T-HSD, volcano plot; TraceFinder – dekonvoluce, identifikace proti NIST2017 a HRAM knihovně s ΔRI ±100 a skóre >80.
Použitá instrumentace
- Thermo Scientific TRACE 1310 GC System, TriPlus RSH autosampler, TraceGOLD TG-5SilMS kolonka.
- Q Exactive GC Orbitrap GC-MS, elektronová ionizace, TriPlus RSH injektor.
Hlavní výsledky a diskuse
- PCA ukázala jasné oddělení vzorků podle média (LB vs. TB) a indukce IPTG.
- 39 metabolitů vykázalo statisticky významné změny (p<0,05, log2 FC>1), včetně aminokyselin, organických kyselin a polyaminů.
- Volcano analýza odhalila známé i nečekané metabolické posuny (např. zvýšení putrescinu, pokles serinu).
- Diskuse upozorňuje na potřebu dalších experimentů k rozlišení efektu indukce od efektu produkce proteinu.
Přínosy a praktické využití metody
- Netargetované GC-MS s HRAM knihovnou umožňuje spolehlivou identifikaci a kvantifikaci širokého spektra metabolitů.
- Retenční indexy a přesná hmotnost zvyšují důvěru v identifikaci klíčových biomarkerů.
- Workflow Compound Discoverer a TraceFinder zefektivňuje datovou analýzu pro QA/QC i výzkum.
- Informace lze využít pro optimalizaci biotechnologických procesů a návrh genetických modifikací.
Budoucí trendy a možnosti využití
- Integrace s cílenými metodami (LC-MS) pro komplementární analýzu.
- Časové studie pro sledování dynamiky metabolických posunů během fermentace.
- Rozšíření na jiné mikrobiální systémy a produkované sloučeniny.
- Multimodální přístup propojující metabolomiku, proteomiku a transcriptomiku.
Závěr
Netargetované GC-MS s vysokým rozlišením na platformě Q Exactive GC Orbitrap v kombinaci s HRAM metabolomickou knihovnou umožnilo detailní profilování exo-metabolomu E. coli. Metoda poskytuje robustní platformu pro studium metabolických dopadů indukce genové exprese, ačkoliv další validace je nutná k upřesnění biologických mechanismů.
Reference
- Carbonell P., et al. (2016) SYNBIOCHEM–a SynBio foundry for the biosynthesis and sustainable production of fine and specialty chemicals. Biochem Soc Trans 44(3):675–677.
- Toogood H.S., et al. (2015) Enzymatic Menthol Production: One-Pot Approach Using Engineered Escherichia coli. ACS Synth Biol 4(10):1112–1123.
- Muhamadali H., et al. (2015) Metabolomics investigation of recombinant mTNFα production in Streptomyces lividans. Microb Cell Fact 14(1):157.
- Sumner L.W., et al. (2007) Proposed minimum reporting standards for chemical analysis. Metabolomics 3(3):211–221.
- Thermo Fisher Scientific Application Note 10532 (2016) Application of GC Orbitrap mass spectrometry for untargeted metabolomics of pathogenic microorganisms.
- Carneiro S., et al. (2011) Metabolic footprint analysis of recombinant Escherichia coli strains during fed-batch fermentations. Mol BioSyst 7(3):899–910.
- Muhamadali H., et al. (2016) Metabolomic analysis of riboswitch containing E. coli recombinant expression system. Mol BioSyst 12(2):350–361.
Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.
Podobná PDF
Understanding synthetic biology using the Q Exactive GC Orbitrap GC-MS/MS system and high-resolution, accuratemass metabolomics library for untargeted metabolomics
2018|Thermo Fisher Scientific|Aplikace
APPLICATION NOTE 10594 Understanding synthetic biology using the Q Exactive GC Orbitrap GC-MS/MS system and high-resolution, accuratemass metabolomics library for untargeted metabolomics Authors Cristian Cojocariu,1 Maria Vinaxia,2 Mark Dunstan,2 Adrian J. Jervis,2 Paul Silcock,1 and Nicholas J W Rattray2 Goal…
Klíčová slova
iptg, iptgmetabolomics, metabolomicsmetabolite, metabolitelibrary, libraryuntargeted, untargetedinducer, inducertracefinder, tracefindermedia, mediahram, hrammetabolic, metabolicthermo, thermodiscoverer, discovererpromotor, promotorscientific, scientifictreated
Untargeted Metabolomics Using Orbitrap-Based GC-MS
2016|Thermo Fisher Scientific|Aplikace
Stefan Weidt,2 Bogusia Pesko,2 Cristian Cojocariu,1 Paul Silcock,1 Richard J. Burchmore,2 and Karl Burgess2 Thermo Fisher Scientific, Runcorn, UK 2 Glasgow Polyomics, University of Glasgow, Glasgow, UK 1 Ap plica t ion Note 1 045 7 Untargeted Metabolomics Using Orbitrap-Based…
Klíčová slova
metabolomics, metabolomicsexactive, exactivefragment, fragmentmetabolites, metabolitesmass, masswere, weremetabolite, metabolitepeak, peakrat, ratunivariate, univariatebase, baseuntargeted, untargetedusing, usingdenotes, denotesderivatize
Application of GC Orbitrap Mass Spectrometry for Untargeted Metabolomics of Pathogenic Microorganisms
2017|Thermo Fisher Scientific|Postery
Application of GC Orbitrap Mass Spectrometry for Untargeted Metabolomics of Pathogenic Microorganisms Weidt, Stefan1, Haggarty, Jennifer1, Kean, Ryan2, Cojocariu, Cristian I.3, Silcock, Paul J.3, Rajendran, Ranjith2, Ramage, Gordon2 & Burgess, Karl E.V.1 1Polyomics, University of Glasgow, 2Oral Sciences Research Group,…
Klíčová slova
sugar, sugaramino, aminoacid, acidphosphate, phosphateglasgow, glasgowcac, cacscc, sccmicrobiome, microbiomesciences, sciencesmonoculture, monocultureepsrc, epsrcwellcome, wellcomeuntargeted, untargetedpolyomics, polyomicscompound
Application of GC Orbitrap mass spectrometry for untargeted metabolomics of pathogenic microorganisms
2016|Thermo Fisher Scientific|Aplikace
APPLICATION NOTE Authors: Cristian Cojocariu,1 Stefan Weidt,2 Jeni Haggarty,2 Paul Silcock1 and Karl Burgess2 Thermo Fisher Scientific, Runcorn, UK; 2Glasgow Polyomics, 1 University of Glasgow, Glasgow, UK Keywords: Metabolomics, Q Exactive GC, Pathogenic bacteria, Biofilms, Staphylococcus aureus, Candida albicans Introduction…
Klíčová slova
media, mediapathogenic, pathogenictracefinder, tracefindermetabolites, metabolitesalbicans, albicansculture, culturecandida, candidadiscoverer, discoverersamples, samplesaureus, aureusstaphylococcus, staphylococcuswere, wereused, usedexactive, exactivescore