脂質組概念
脂質學(Lipidomics)的概念是隨著基因組,蛋白質組研究的興起而被提出的,早由華人科學家韓賢林在2003提出。脂質組學是對生物體、組織或細胞中的脂質以及與其相互作用的分子進行全面系統(tǒng)的分析、鑒定,了解脂質的結構和功能,進而揭示脂質代謝與細胞、器官乃至機體的生理、病理過程之間的關系的一門學科。
脂質分子
脂質是自然界中存在的一大類不溶于水而易溶解于有機溶劑、在化學成分及結構上非均一的化合物,主要包括脂肪酸及其天然發(fā)生的衍生物(如酯或胺),以及與其生物合成和功能相關的化合物。脂質能夠參與多種生物代謝:能量轉換、物質運輸、信息識別與傳遞、細胞發(fā)育和分化及細胞凋亡等。脂質代謝異??梢l(fā)諸多人類疾病,包括糖尿病、肥胖癥、癌癥以及神經(jīng)退行性疾病等。目前,脂質組學已經(jīng)被廣泛運用于藥物研發(fā)、分子生理學、分子病理學、功能基因組學、營養(yǎng)學以及環(huán)境與健康等重要領域研究。
研究表明哺乳動物體內約存在1000-2000種脂質,并且隨著脂質研究技術的不斷發(fā)展,各種新的脂質分子還在不斷地被發(fā)現(xiàn)。由于脂質種類繁多,美國國立衛(wèi)生研究院(NIH)提出將脂質主要分為以下八類:
脂質組學研究方法概述
1. 脂肪酸類fatty acyls
2. 甘油脂類glycerolipds
3. 甘油磷脂類glycerophospholipids
4. 鞘脂類sphingolipdis
5. 固醇脂類sterol lipids
6. 孕烯醇酮脂類prenolipids
7. 糖脂類saccharolipids
8. 多聚乙烯類polyketides
脂質組學研究方法概述
常見脂質在細胞中的分布
脂質組學研究方法概述
脂質組研究heatmap圖
脂質組學鑒定方法
脂質代謝物結構較為復雜,按極性可分為極性脂類(如甘油磷脂、鞘脂)和非極性脂類(如甘油酯、膽固醇)。根據(jù)不同的官能團、碳鏈長度、雙鍵數(shù)量等差異,不同的脂質也可在色譜上被分離。 以下是幾種常用脂質鑒定的技術方法:
一
“法”(shotgun method)
基于電噴霧離子化質譜ESI-MS的“法”(shotgun method) 是目前研究脂質組學常用的分析方法。脂質樣品在提純后,不經(jīng)色譜柱分離,直接進樣后根據(jù)脂質分子不同pH值條件下電荷差異性進行離子源內分離。正、負離子模式下分開檢測不同脂質分子。法具有樣品前處理簡單、樣品用量少、分析時間短等特點。缺點是較難分析低豐度脂質。
脂質組學研究方法概述
“法”脂質組分析實驗流程
二
氣相色譜與質譜聯(lián)用(GC-MS)
脂類小分子大多具有較高的揮發(fā)性,氣相色譜能夠快速有效地將脂質與其他大分子物質分離,再通過質譜鑒定脂類小分子。但對分析物揮發(fā)性、衍生化的要求制約了GC-MS在脂質組學中的應用。
三
液相色譜與質譜聯(lián)用(LC-MS)
相比氣相色譜,液相色譜對分析物沒有揮發(fā)性要求,亦無需進行衍生化,可在保留脂質完整信息的前提下實現(xiàn)色譜柱上的良好分離,廣泛適用于脂質組學研究,根據(jù)液相色譜流動相和色譜柱類型的不同,可分為正相色譜(NPLC)和反相色譜(RPLC)2種分離模式。
NPLC根據(jù)特征官能團實現(xiàn)脂質類間分離,但由于NPLC多采用等疏水溶性流動相,因此不易溶解極性脂質,對質譜兼容性差,脂質定量結果重現(xiàn)性也較低。
RPLC根據(jù)脂質不飽和度及碳鏈長度實現(xiàn)脂質類內分離,但不利于脂質類間分離,由于流動相中水相比例較高,非極性脂質溶解性不佳,且強極性、水溶性脂質保留時間過短、分離度較低而信號堆積不利于檢測。
四
親水作用色譜-質譜聯(lián)用技術(HILIC-MS)
親水作用色譜(hydrophilic interaction liquid chromatography,HILIC)是一種新型色譜分離模式,其分離機制介于NPLC和RPLC之間,整合了RPLC和NPLC的優(yōu)缺點。HILIC采用未鍵合硅膠極性固定相和水-水溶性有機溶劑為流動相,有利于極性脂質的分離,克服了NPLC和RPLC在極性脂質分離過程中的不足,使脂質在類間分離的基礎上進一步實現(xiàn)類內分離。由于流動相含有高濃度有機相,可增強脂質離子化效率,提高脂質檢測靈敏度,與質譜有較好的兼容性。
脂質組學研究方法概述
HILIC,NPLC和RPLC幾種色譜的特性比較
脂質組學研究方法概述
百泰派克生物科技依托高通量氣相,液相色譜串聯(lián)Obitrap Fusion Lumos質譜分析平臺,專業(yè)統(tǒng)計學和生物信息學分析技術,以及經(jīng)驗豐富的脂質組分析專家團隊,配合各類脂肪酸同位素標準品,能夠對超過40 個脂肪酸進行精準定性、定量分析。關于脂質分子(組)詳細實驗方案和樣品要求,