固碳突变体代谢物

代谢组学指对某一生物、组织或细胞在一特定生理时期内形成的各种代谢产物进行全面定性和定量分析的一系列技术，主要研究的是各种代谢途径的底物和产物的小分子代谢物（通常MW＜1000），近年来在食品及医药领域都有广泛的应用，如可用于改善食品口味和品质、开发功能保健食品、判别食品真伪及对食品进行质量控制，对血液、细胞和尿液的代谢物进行分析可以阐明生理和病理机制、发现先天性代谢缺陷或癌症的标志物等。代谢组学样品尤其是生物样品通常含有大量的干扰物质，如何从大量检出组分中快速确定哪些化合物是目标分析的关键物质以及如何准确排除干扰组分检测到痕量代谢物是目前研究工作者所面临的挑战。岛津一直致力于为代谢组学研究工作开发配套解决方案，数年前就推出了针对性的专业数据库，并不断进行更新和升级，今年该数据库再一次进行了强有力的扩充和升级，与此同时岛津积极与国内客户开展合作进一步扩充数据库。代谢物数据库包含代谢物组分的各种信息，是代谢物分析的有力手段。Smart Metabolites Database Ver.2化合物数量扩增至600多种，新增植物次生代谢物，如功能性成分儿茶素和绿原酸等代谢物信息，同时提供氨基酸、脂肪酸和糖的专用分析方法，扩展了数据库的适用范围。&bull 自动创建代谢物检测高灵敏度MRM分析方法Scan方法是代谢物分析的传统方式，但是对于痕量组分尤其是代谢物有重叠或是有污染物干扰时灵敏度往往无法满足要求。代谢物数据库包含优化后的MRM分析条件，同时结合AART保留时间校准功能，无需标准品即可轻松创建高灵敏度和高选择性的MRM方法进行代谢物泛靶向分析，即使是痕量组分也能准确定性和定量。&bull 省时、省力代谢物数据库包含600多种化合物信息，适用于各种样品分析，但与此同时数据分析时间也随着可分析化合物种类的增多而延长。为了更好的满足用户需求，新版数据库增加过滤功能，根据不同的样品的类型（植物、动物、血液、尿液、细胞），允许用户只选择和分析给定样品中可能被检测到的代谢物，从而大大节省分析过程中的时间和劳动力。&bull 提供“即时可用”的糖定量分析方法代谢组学分析中常用甲氧肟-TMS衍生化法，但是还原糖会产生多种几何异构体，在色谱上难以实现分离。数据库增加新的糖衍生化方法实现糖的选择性检测，同时包含24种主要糖分析所需的化合物信息和校准曲线信息，无需标准品即可轻松获得糖的半定量结果。&bull 食品代谢组学分析完整解决方案基于新版代谢物数据提供GC/MS食品代谢组学分析从样本制备到多变量分析的完整支持。数据库包含的“代谢组学手册”全方位说明从样品制备到多变量分析的每个步骤，即使是初学者也可以根据手册轻松应对。应用实例——番茄品种间的多变量分析利用Smart Metabolites Database Ver.2 对4种不同番茄的代谢物进行分析，然后利用多组学方法包，观察不同品种之间的差异。从分析结果可以看出，与其它番茄品种相比，A品种含有大量的氨基酸，C品种则含有大量的糖。同时利用糖的专用分析方法对不同番茄品种的糖代谢物进行半定量分析，从而确证每个品种间存在差异。

Thermo ScientificTM Orbitrap EliteTM 组合式质谱仪具有高场Orbitrap以及先进的信号处理技术。该系统能提供极高的杰出的分辨能力，为客户探索和解决蛋白质组学、代谢组学、脂类组学和代谢领域最为复杂和挑战性的应用研究提供帮助。 Orbitrap Elite 体现了多种先进的技术，包括它的质量分析器几何学、独特的信号处理技术、改善离子束到Orbitrap 质量分析器传输效率的全新离子转移光学系统，以及新的镜像电流前置放大器。这些功能与新的Velos ProTM 离子阱技术（线性检测电子学、快速扫描和中性阻断前端离子光学）相结合能提高整个系统的定量性能，加快分析速度并增加运行时间。这些独特的创新相结合能提供： 最大化的分辨能力； 提高了定量结果的精度度和可信度，而且增强了与UHPLC的兼容能力； 高品质的更高能量碰撞诱导解离（HCD）质谱图和FTMSn谱图裂解树能得到可靠的结构鉴定结果； 超高的灵敏度能检测极低丰度的蛋白质、肽和代谢物。 为综合性蛋白质组学研究提供新的可能 对于Top-Down的蛋白质鉴定，Orbitrap Elite超高的分辨率和灵敏度能帮助实验室提高完整蛋白质分子量的测量水平。采用互补的碎裂技术，如碰撞诱导解离（CID）、电子转移解离（ETD）和高能碰撞诱导解离（HCD）时，该系统还可以获得更高的蛋白质序列覆盖率。这些特征还能为突变和翻译后修饰（PTMs）的准确定位提供帮助。裂解技术的多功能性实现了最复杂的PTMs（包括多糖）的检测。 对于Bottom-Up的蛋白质组学实验，Orbitrap Elite能通过改善蛋白质、PTM和肽的鉴定，为实验室提供更高的蛋白质组覆盖率，即使是低丰度蛋白质也能获得满意的结果。对于定量蛋白质组学，当采用诸如串联质谱标记（TMT）的同位素标记方法时，更高的系统速度和灵敏度能增加可定量的肽的数目。 为代谢组学和代谢研究提供新的可能 对于代谢组学、脂类组学和代谢的研究，Orbitrap Elite能提供超高质量的HCD和MSn谱图，为可靠的代谢物鉴定提供更丰富的结构信息。相较于以前的系统，其超高的灵敏度能检测到更多的代谢物和其它重要的样品组分。该系统的高分辨率特别适合于诸如脂类分析时所需的同位素物质的测定。 超高分辨率、准确的质量数、快速扫描和线性检测的特性能减少样品基质干扰、提高结果重现性并实现更高的准确度，从而增强定量结果的可信度。为了满足全面的代谢研究的需求，Orbitrap Elite在同一个高性能系统中提供定性和定量工作流程。

美国Sable公司的多通道果蝇能量代谢测量系统用于精确测量果蝇等昆虫乃至其它动物呼出二氧化碳量及耗氧量等，并可计算呼吸商、同步化监测昆虫活动及其与能量代谢的关系，以及与其它行为模块兼容研究分析睡眠代谢等，广泛应用于果蝇及其它小型昆虫等动物能量代谢有关的研究，如遗传学、神经科学、营养学、肿瘤学、生物节律、睡眠代谢、肥胖、二型糖尿病和心血管疾病等生物医学及预防医学研究实验，以及其它昆虫病虫害防治、昆虫生理学、生态学等。系统由二氧化碳分析仪、氧气分析仪、多通道气路转换器、气流控制器、数据采集器及程序软件、气室（呼吸室）等组成。可根据研究内容及经费预算定制8通道（可同时测量7个动物的能量代谢）或更多通道如16通道等观测系统，或选择同时测量CO2、O2、RQ及H2O，亦可根据要求只选择测量CO2或O2的测量系统。 左图为完全模块式果蝇代谢系统示意图（来自美国Scripps研究所），右图为高集成性的MAVEn&trade 果蝇能量代谢系统（来自长春中医药大学） 功能特点：1) 模块式结构，具备强大的系统扩展功能和灵活多样的实验配置，是目前世界上果蝇能量代谢研究应用最广、发表论文最多的仪器系统2) 标准配置为8通道，可扩展为16通道、24通道或更多通道，应用于果蝇等微小昆虫或其它微小生物能量代谢测量3) 高灵敏度、高精确度O2/CO2分析仪，是目前世界上唯一可直接对单个果蝇等微小生物在线实时分析（开放式分析）的仪器系统4) 可通过选配AD-2红外活动监测装置，实时同步化监测果蝇等活动强度（昆虫活动呼吸室置入红外活动监测仪上，昆虫的任何活动都会导致反射红外光强度的细微变化，这种细微的变化经检测器监测到并加以放大，转变成电压信号经由数据采集器采集和分析，最终反映昆虫的活动状况）5) 可选配温度调控系统进行温度控制，以及FLIC果蝇取食行为监测模块监测其饮食行为等。6) 可以设置不同的测量方法，如封闭式、开放式、抽样流动注射等测量技术7) 可选配红外热成像监测模块，同步监测昆虫体温8) 可以其它果蝇行为分析模块兼容，如DAM果蝇行为监测系统，进行睡眠等行为与代谢分析。技术指标：1） 氧气分析测量：氧气测量范围0－100％，分辨率0.0001%，精确度优于0.1％，响应时间小于7秒，24小时漂移低于0.01％，20分钟噪音低于0.002％pk-pk；温度、压力补偿,4通道模拟输出，16bit分辨率；数码过滤（噪音）0-50秒可调，增幅0.2秒，内置A/D转换器分辨率24 bits；可同时测量温度（测量范围0-60℃，分辨率0.001℃）和气压（测量范围30-110kPa，分辨率0.0001kPa）；具两行文字数字LCD显示屏，具背光，可同时显示氧气含量和气压；大小33x25x10cm，重量约4.5kg。另有双通道高精度氧气分析测量仪备选。2） 高精度差分氧气分析仪（备选），适于果蝇等微小昆虫的开放式在线呼吸代谢测量，测量范围0－100%，精度0.1%，分辨率0.0001%3） 二氧化碳分析测量（CA-10）：双波长非色散红外技术，测量范围0－5％或0－10％两级选择（双程），内置数据采集系统，实时测量，响应时间小于1秒，分辨率优于0.0001%或1ppm（可达0.1ppm），精确度1%，建议气流5－2000ml/分钟，噪音小于2ppm，24小时漂移低于0.002%，通过软件温度补偿，采样频率10Hz；具两行文字数字LCD显示屏，具背光，可同时显示CO2含量和气压；4通道模拟输出，16bit分辨率，具数码过滤（噪音）；大小33x25x10cm，重量约4.5kg4） 超高精度二氧化碳分析测量（备选）：差分非色散红外气体分析仪，用于在线测量果蝇等微小生物或蜱螨类微小动物的能量代谢，测量范围0－3000ppm，分辨率达0.01ppm，精确度1%5） RH－300水气测量仪（备选）：测量范围0.2％－100％（相对湿度）、分辨率0.001%（相对湿度），露点温度-40~40℃、分辨率0.002℃（露点温度），水汽密度0-10µ g/ml、分辨率0.0001µ g/ml，水汽压力0-20kPa、分辨率0.01Pa；模拟输出16 bits，建议气流速度5-2000ml/min，具两行文字数字LCD显示屏，具背光，可同时显示水汽含量和温度6） SS4气体二次抽样单元：包括一个泵、针阀（控制进出泵体的气流）和气流计（0－2000ml/m）；隔膜泵，滚轴马达，最大流速2-4L/min；热桥式气流计，分辨率1ml/min，精确度2%；模拟输出12 bits；重量约2kg7） 气路转换器：8通道（包括一个Baseline通道），采样频率10Hz8） UI-3数据采集器，12通道，8个模拟输入，16bit分辨率；4个温度输入，分辨率0.001摄氏度；8个数字输出用于系统控制，1个16bit计数器，2通道电压输出，脉冲宽度调制9） 昆虫玻璃气室：超低二氧化碳和水气吸收或通透性， 直径33mm，标配包括50mm、100mm两种长度（可选配其它长度），气路接口OD3.2mm，特殊设计的双通（两端开通）密封盖和挡板装置，以使气流均匀分布10） 微型呼吸室：呼吸室及密封盖均为硼硅玻璃材质，用于果蝇等微小昆虫及昆虫卵等的呼吸测量，直径9.0mm，体积0.5－1.0ml，气路接口OD1.5mm，硼硅玻璃密封盖11） 红外活动监测（可选配）：红外发射与检测技术，900nm近红外光，不会被昆虫察觉而造成干扰，也不会产生明显的热效应，用于监测0.0005-1g的各种昆虫、蜱螨等无脊椎动物的活动状态，以研究昆虫等动物的生理生态、昆虫活动与温度的关系、昆虫活动与呼吸代谢的关系、昆虫健康状况及生理状态、杀虫剂对昆虫的影响及最小致死量、临界热极值CTmax(critical thermal maximum)、不连续气体交换DGC(discontinuous gas exchange cycle)等。12） Maven高通量昆虫能量代谢测量模块：该模块可同时测量16通道的昆虫呼吸室，高度集成性，涵盖了呼吸室、RM8、Model840、MFC-2及数据采集系统UI-3和ExpeData软件等。 13） 专业技术配置与培训，包括封闭式、开放式、抽气式、推气式、抽样流动注射法等不同技术装配与操作技术培训。应用案例： 2021年底，美国斯克利普斯研究所Tomchik教授团队在《Nature Communications》发表了关于神经纤维瘤蛋白通过神经元机制调控果蝇代谢“Neurofibromin regulates metabolic rate via neuronal mechanisms in Drosophila”的论文。研究采用果蝇睡眠和活动代谢监测系统（SSI果蝇能量代谢系统）监测果蝇的代谢率和活动来研究Nf1突变如何导致果蝇的多动症、神经元回路功能障碍和代谢改变（参见下图）。 原文Fig3. 昼夜光周期中Nf1的损失增加了代谢率。a：果蝇呼吸代谢监测系统示意图；b和c为Nf1P1突变体和wCS10对照组的CO2产量（排放率）；d和e为Nf1P1突变体和wCS10对照组的耗氧率；f为 Nf1P1突变体和wCS10对照组的呼吸商；g和h为Nf1 RNAi与杂合对照品系的CO2产量；I与J为Nf1 RNAi与杂合对照品系的耗氧率；k. Nf1 RNAi与杂合性对品系呼吸商。 为了深入了解代谢表型的昼夜参数和机制基础，通过SSI果蝇能量代谢系统测量氧气消耗（VO2）和二氧化碳产量(VCO2), 24小时光周期Nf1P1突变体的VCO2和VO2均高于对照组（Fig3b,d）, Nf1P1突变体日间和夜间的总代谢率均高于对照组（Fig3c,e）。同样，当使用nSyb-Gal4敲掉Nf1泛神经元时，发现VCO2和VO2均高于对照组（Fig3g-j），而且呼吸商（RQ）均显著下降（Fig3f,k）。RQ降低与内源性脂肪储备利用率增加一致，表明Nf1的丧失可能会增加脂肪利用率。总体而言，这些数据为Nf1在代谢调节中的作用提供了独立的支持，表明它在24小时光周期内是一致的，并表明它可能是由脂肪稳态改变引起的。北京易科泰生态技术有限公司与美国Sable等国际知名能量代谢测量技术公司合作，为国内生物学、生物医学、运动医学、环境医学、临床医学研究提供全面能量代谢研究技术方案和能量代谢实验室方案：SSI大鼠、小鼠等实验动物能量代谢测量技术畜禽能量代谢测量技术斑马鱼能量代谢测量技术人体能量代谢测量技术Foxbox超便携能量代谢测量技术动物活动与生理指标（体温、心率等）监测技术测量参数包括：氧气消耗量（VO2）、二氧化碳产量（VCO2）、呼吸商（RQ）、能耗（EE，包括REE、AEE、TEE等）、热传导速率（Ct）、日代谢率（DEE）、最大代谢率（MRmax）、呼吸水分丧失（EWL）、能耗效率、EWL/RMR(表示肺的氧气摄取能力)、定制行为学模块参数等。 产地：美国 参考文献1.Bethany A Stahl, PhD, Melissa E Slocumb, BS, Hersh Chaitin, MS, Justin R DiAngelo, PhD, Alex C Keene, PhD, Sleep-Dependent Modulation of Metabolic Rate in Drosophila, Sleep, Volume 40, Issue 8, August 2017, zsx084, 2.Botero V, Stanhope BA, Brown EB, Grenci EC, Boto T, Park SJ, King LB, Murphy KR, Colodner KJ, Walker JA, Keene AC, Ja WW, Tomchik SM. Neurofibromin regulates metabolic rate via neuronal mechanisms in Drosophila. Nat Commun. 20213.Elizabeth B.Brown, Jaco Klok, Alex C.Keene. Measuring metabolic rate in single flyies during sleep and waking states via indirect calorimetry. Journal of Neuroscience Methods, 20224.Santoro, C., O’Toole, A., Finsel, P. et al. Reducing ether lipids improves Drosophila overnutrition-associated pathophysiology phenotypes via a switch from lipid storage to beta-oxidation. Sci Rep 12, 13021 (2022).