水光谱组学

质谱是定量蛋白组学的主要工具。 近年来随着定量蛋白质组学研究的深入,传统质谱定量技术面临着复杂基质干扰、分析通量限制等诸多问题。 而最近一系列质谱新技术的发展,包括同步母离子选择(SPS)、质量亏损标记、平行反应监测(PRM)、多重累积(MSX)和多种全新数据非依赖性采集(DIA)等,为解决目前蛋白质组学在相对定量和绝对定量分析方面的局限提供了有效途径。 本文对定量蛋白质组学目前遇到的瓶颈问题进行了分析,总结了质谱定量采集技术的最新进展,并评述了这些新技术的特点以及在定量蛋白质组学应用中的优势。

食品组学作为一门科学，是利用基因组学、蛋白质组学和代谢组学的数据来确定食品的分子特征，以全面研究食品的。近两年来，一门新科学，也就是食品组学已逐渐被人们熟知。这门科学可以从更宽泛的角度来定义特定的食品。仅仅知道宏量营养素的组成或只了解其中某些成分的详细信息，已不能满足当下的需求。从健康特性角度出发研究新型食品的生产，或者从类似角度对现有食品进行归类，都需要用到基于食品组学的新的详细定义，特别是针对那些原产地和名称受到保护或者属于法律规范范畴的食品。事实上，近年来国际食物组学会议已成功举办了两次。作为一门科学，食品组学通过基因组学、蛋白质组学和代谢组学的数据来测定食品的分子结构，以便对其进行全面研究。气相色谱-质谱联用（GC-MS）和液相色谱-质谱联用（LC-MS）等多个平台均可用于研究代谢物的特性。但得益于现代模拟数字转换器（ADC）的发明，使用NMR具有以下多项优势：重现性高、样品制备简单，且由于其动态范围广，NMR能提供被测生物样品中有关分子组成的详细且可靠的信息。即便其灵敏度略低于其它技术，NMR仍可以完全复原生物生命系统的代谢状态。

通过impact II Q-TOF 质谱进行蛋白组学和代谢组学研究，可以深入观察到合理的菌种如何设计提高了生物生产效率。基于代谢组学和蛋白组学的组学研究，可以找到精氨酸合成途径改变的理由和解决生化合成途径存在的瓶颈。

赛默飞为蛋白质组学研究提供包括创新的化学试剂、高效的分离产品、领先的色谱质谱技术、以及蛋白质组学数据处理软件产品的最先进和完整的解决方案，帮助科学家们大幅提高研究工作的效率，更有信心地面对蛋白质组学研究的挑战。

应用 Thermo Scientific TSQ 8000 对 IRRI 提供的不同基因型的大米进行代谢组学表征研究，旨在鉴定出能够区别不同种类、品质大米的潜在生物标记物。无论代谢组学测试流程中的无目标性分析还是目标性定量分析，TSQ 8000 均运行良好，展现了它的一级质谱全扫描、SRM 和同时进行一级质谱全扫描 / SRM 扫描模式对于表征、定量宽动态范围内的主要代谢物的独特优势。

赛默飞基于其超高分辨的静电场轨道阱（Orbitrap）质谱平台结合其功能强大的软件平台，提供代谢组学全流程解决方案。该方案不仅覆盖从极性代谢物到非极性代谢物的全面检测、峰提取与定量、统计学分析与可视化作图、代谢产物的全面鉴定、代谢通路分析等全流程的要求，而且还整合了从非靶标生物标记物发现到靶标生物标记物验证的代谢组学不同层次的分析需求。

应用 Thermo Scienti?c TSQ 8000 对 IRRI 提供的不同基因型的大米进行代谢组学表征研究，旨在鉴定出能够区别不同种类、品质大米的潜在生物标记物。无论代谢组学测试流程中的无目标性分析还是目标性定量分析，TSQ 8000 均运行良好，展现了它的一级质谱全扫描、SRM 和同时进行一级质谱全扫描 / SRM 扫描模式对于表征、定量宽动态范围内的主要代谢物的独特优势。

近年来，代谢组学受到研究者越来越多的关注，是当今分析化学和生命科学的一个前沿的交叉学科，有广阔的发展前景。代谢物种类众多，在体内的分布广泛，且不同代谢物的浓度范围相差极大，这对分析仪器及数据分析手段均提出了巨大的考验。许国旺研究员课题组（大连化物所高分辨分离分析及代谢组学组）是我国最早进行代谢组学研究、同时也是目前国内外实力最强的专注于代谢组学研究的课题组之一：该课题组多年来根据分析化学的特点和国际前沿研究领域的发展趋势，立足于中国现状，结合国家重大应用领域的需求与自身技术优势，以分离分析研究为立足点，生命科学、重大疾病、中医药现代化、公共安全等领域的复杂样品分析为切入点，开展极端复杂体系分析的方法学研究及其应用、代谢组学方法及其应用研究和转化医学等工作。目前，课题组拥有以许国旺研究员为核心的固定职工17人，现有硕、博士研究生20多名，学科背景涵盖分析化学、生物化学、临床医学、药学和微生物学等领域。

本研究中将使用结合TransOmics信息学软件的沃特世组学研究平台和采用离子淌度Tof MS (SYNAPT G2-S HDMS)的HILIC-UPLC分离可实现复杂生物混合物的多维分离，改善脂质分析中获取的信息。HDMS对照软件和TransOmics信息学软件可帮助实现生物样品之间的比较。

本实验将以能高效生产含硫代谢产物—麦角硫因的大肠杆菌作为样品，对在合成基质的半胱氨酸时使用的硫源中添加了硫代硫酸盐或硫酸盐，通过代谢组学和脂质组学的方法来评价有关含硫代谢产物依赖于培养过程的变化实例进行介绍。本次分析中，确认到了49种一次代谢产物成分，56种磷脂质成分。本研究以与半胱氨酸产生相关的含硫代谢产物为中心，对大肠杆菌的培养过程相对应的代谢变化进行了回顾，通过采用三重四极杆质量分析装置进行的代谢组学分析和脂质组学分析相结合，使更为详细的代谢变化评价成为了可能。

近年来，代谢组学受到研究者越来越多的关注，是当今分析化学和生命科学的一个前沿的交叉学科，有广阔的发展前景。代谢物种类众多，在体内的分布广泛，且不同代谢物的浓度范围相差极大，这对分析仪器及数据分析手段均提出了巨大的考验。许国旺研究员课题组（大连化物所高分辨分离分析及代谢组学组）是我国最早进行代谢组学研究、同时也是目前国内外实力最强的专注于代谢组学研究的课题组之一：该课题组多年来根据分析化学的特点和国际前沿研究领域的发展趋势，立足于中国现状，结合国家重大应用领域的需求与自身技术优势，以分离分析研究为立足点，生命科学、重大疾病、中医药现代化、公共安全等领域的复杂样品分析为切入点，开展极端复杂体系分析的方法学研究及其应用、代谢组学方法及其应用研究和转化医学等工作。目前，课题组拥有以许国旺研究员为核心的固定职工17人，现有硕、博士研究生20多名，学科背景涵盖分析化学、生物化学、临床医学、药学和微生物学等领域。

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近年来，代谢组学受到研究者越来越多的关注，是当今分析化学和生命科学的一个前沿的交叉学科，有广阔的发展前景。代谢物种类众多，在体内的分布广泛，且不同代谢物的浓度范围相差极大，这对分析仪器及数据分析手段均提出了巨大的考验。许国旺研究员课题组（大连化物所高分辨分离分析及代谢组学组）是我国最早进行代谢组学研究、同时也是目前国内外实力最强的专注于代谢组学研究的课题组之一：该课题组多年来根据分析化学的特点和国际前沿研究领域的发展趋势，立足于中国现状，结合国家重大应用领域的需求与自身技术优势，以分离分析研究为立足点，生命科学、重大疾病、中医药现代化、公共安全等领域的复杂样品分析为切入点，开展极端复杂体系分析的方法学研究及其应用、代谢组学方法及其应用研究和转化医学等工作。目前，课题组拥有以许国旺研究员为核心的固定职工17人，现有硕、博士研究生20多名，学科背景涵盖分析化学、生物化学、临床医学、药学和微生物学等领域。

由于内源性细胞代谢物的理化性质差异巨大，因此代谢组学研究的一项主要挑战就是如何通过单一 LC/MS 分析方法对内源性细胞代谢物进行稳定、可重现的色谱分离。一种更易于控制的色谱解决方案是针对一小组代谢物开发 通路靶标的分析方法。建立优化的靶向 LC/MS/MS 方法是一项艰巨的任务，需要花费大量的时间和资金来表征大量化学标准品。 安捷伦开发出了一套适用于 215 种以上中心碳代谢物的 LC/MS/MS 解决方 案，可以稳定、可重现地分离酸性代谢物。该解决方案包括收录了保留时间和最佳 MS/MS 采集参数的优化数据库，还包括数据采集和分析方法。代谢组学 dMRM 数据库和方法利用了 Agilent 6470 三重四极杆 LC/MS 系统的高灵敏度和宽动态范围，以及安捷伦喷射流离子源久经考验的电离增强功能。本应用简报介绍安捷伦代谢组学 dMRM 数据库和方法的优势，其针对中心碳代谢物提供一套已经过优化且简单直接的靶向分析方法，让研究人员能够轻松执行分析。

生物学是复杂的。为了解释这些复杂性，代谢组学分析需要复杂的分析技术和先进的软件解决方案。Thermo Scientific™ Orbitrap™ GC-MS HRAM 代谢组学库是第一个商用高分辨率精确质量（HRAM）电子电离（EI）代谢组学数据库。包含超过 800 种代谢物的 900 条专门的保留指数索引，范围涵盖植物、动物和微生物中初级和次级代谢产物（包括挥发物）。将功能强大的 Orbitrap 质谱技术和独特的 Thermo Scientific 软件数据处理工具相结合，能够比以往更容易地应对代谢组学实验中非靶向检测带来的困难和挑战。

本研究中将使用结合TransOmics信息学软件的沃特世组学研究平台和采用离子淌度Tof MS（SYNAPT G2-S HDMS）的HILIC-UPLC分离可实现复杂生物混合物的多维分离，改善脂质分析中获取的信息。HDMS对照软件和TransOmics信息学软件可帮助实现生物样品之间的比较。

代谢组学是一门应用高通量测试平台研究生物代谢过程中的小分子代谢物的科学。作为生物体内众多代谢反应的产物，其代谢物的含量始终处于动态变化中。因此，所谓“代谢组特征”反映的是来自于活体组织的生物样本的生理状况。

采用 Thermo Scientific? Q Exactive? 组合型四极杆 Orbitrap 质谱仪及相关组学软件，开发的基于脂质轮廓谱的食品组学辨别实用植物油分类的方法。在食品组学中，高分辨质谱为研究表征功能蛋白与活性小分子物质群提供了有力技术手段。

应用 Thermo Scientific TSQ 8000 对 IRRI 提供的不同基因型的大米进行代谢组学表征研究，旨在鉴定出能够区别不同种类、品质大米的潜在生物标记物。无论代谢组学测试流程中的无目标性分析还是目标性定量分析，TSQ 8000 均运行良好，展现了它的一级质谱全扫描、SRM 和同时进行一级质谱全扫描 / SRM 扫描模式对于表征、定量宽动态范围内的主要代谢物的独特优势。尽管 TSQ 8000 质谱仪是一台三重四极杆质量分析器，在一级质谱全扫描模式下所获得的谱图仍与 NIST 标准谱库具有良好的匹配度。通过标准谱库检索可对未知化合物进行匹配鉴定，结果置信度高。同分异构体化合物则可根据其色谱保留时间不同而进行区别，并可根据其特定的质谱碎裂特征进行选择性定量。利用 TSQ 8000 配置的 AutoSRM 软件包建立并优化大米样品中包括氨基酸、有机酸、脂肪酸、醇类、糖类（单糖、双糖）在内的 66 种代谢物的 SRM 方法。整个 SRM 方法可在 24 小时以内建立并完成优化，并对 12 种不同的大米样品中的代谢物进行测试。定量结果具有高重复率，即使是在基质复杂的衍生化大米提取物样品中，超过 90% 的代谢物 RSD 小于 15%。经测试，所有目标代谢物在各大米样品中含量差异明显，均有作为鉴定不同种类大米的生物标记物的潜力。本次实验对于未来的水稻多样性研究打下良好基础，有助于提高稻谷品质和大米营养价值。

MALDI Guided SpatialOMx，即基于质谱成像定位的空间多组学分析，完美的将MALDI成像技术和传统LC-MS/MS组学流程结合在了一起，它的特点是利用了MALDI成像技术能在分子原位对生物分子进行定位的特点，在生物组织的内部锁定目标微区（ROI，Region of Interests），在对该目标微区实施激光微切割（LCM，laser capture microdissection）后，进行LC-MS/MS组学分析，从而实现了深度的蛋白组信息挖掘。

• Thermo Scientific Q Exactive 高分辨准确质谱是食品组学研究中表征功能蛋白与活性小分子物质群的有力技术手段；• SIEVE 与 LipidSearch 软件为食品组学中小分子组学研究的信息处理提供了高效的解决方案。

本研究将介绍一种采用营养代谢组学进行食品变质解析的分析方法。实验中，将市售日本清酒与白葡萄酒在不利条件下保存后，采用高效液相色谱质谱联用技术（LC/MS/MS）对其进行整体分析，全面考察氨基酸、有机酸、核苷、核苷酸等亲水性代谢产物的变化。

PlantScreen温室紧凑型或大型传送带式植物表型成像分析平台集植物自动传送技术、智能LED光适应与培养技术、自动浇灌称重技术、FluorCam叶绿素荧光成像技术、光谱成像技术（包括RGB、VISIR高光谱成像、SWIR高光谱成像、LWIR红外热成像等）等，以及根窗技术全自动根系表型观测，高通量、无损伤、全自动、全方位实验观测分析植物形态结构与生理功能形状表型，成为国际著名表型组学与遗传组学研究及遗传育种机构的重要平台，如德国IPK（Leibniz Institute of Plant Genetics and Crop Plant Research）、美国橡树岭国家实验室（Oak Ridge National Laboratory）、荷兰生态表型研究中心（NPEC，Wageningen University & Research，Netherlands Plant Eco-phenotyping Centre）、德国BIOP（Institute of Biochemical Plant Pathology）、澳大利亚CSIRO（Commonwealth Industrial Research Organisation）、国际水稻研究所、杜邦先锋国际良种公司、孟山都公司、美国合成基因公司等等。

易科泰生态技术公司提供作物表型组学研究检测全面解决方案。

本应用介绍了一种代谢组学方法，用于分析白茶中的非挥发性化合物，从而寻找白茶陈化的可能化学标记物。研究采用 Agilent 1290 Infinity II 液相色谱仪与Agilent 6540/6545 Q-TOF LC/MS 进行原始数据的采集，然后对数据进行提取和统计分析。本应用采用安捷伦的 MPP 软件作为主要的化学计量学软件进行数据统计分析。结果表明，随着陈化时间的延长，白茶中的某些化合物发生了显著变化，初步鉴定得到 125 种此类差异化合物。在这些初步鉴定得到的化合物中，有 7 种是储存过程中产生的新化合物，被鉴定为 8-C N-乙基-2-吡咯烷酮取代的黄烷-3-醇 (EPSF)。EPSF 的含量随着储存时间的延长而增高，其前体物质茶氨酸和黄烷-3-醇的含量则随之减小，表明 EPSF 可能为长期储存白茶中的标记化合物。

本文应用发现代谢组学的精确质量Q-TOF LC/MS 工作流程，研究了处于早稳定期和晚稳定期的细菌。所采用的软件可批量处理数据，使得数据分析更高效且实现了自动化。应用Agilent MassHunter Profinder（批量特征提取软件）总共从正离子数据中获得了488 个特征，从负离子数据中获得了623 个特征。采用Mass Profiler Professional (MPP) 进行的统计学分析揭示了细菌在早稳定期和晚稳定期丰度具有显著差异的特征。在正离子数据中，有57 个特征在早稳定期中的丰度要高于晚稳定期。而在负离子数据中，有52 个特征在早稳定期中的丰度要明显高于晚稳定期。为了理解这些代谢组学数据的生物学和生物化学背景，我们通过数据库搜索、精确质量MS/MS 谱库匹配，以及MS/MS 分子结构关联对超过100 个差异特征进行了标注和鉴定。

代谢组学研究中标准化的样本处理与加工是获得准确结果的关键。本文阐述了如何利用标准化核磁共振（NMR）技术（例如，基于布鲁克-AvanceIVDr平台）对不同的样本处理方法进行评估，从而对上述观点加以证实。因此，标准化1H-NMR是一种快速、可靠的生物流体样本细微变化监测方法。代谢组学分析可测量样本中的所有小分子，包括基质、中间代谢物和代谢的最终产物。因此，它可以提供样本采集时身体功能和状态的完整画面。它还能提供有关疾病诊断、预后、治疗监测以及身体对饮食或环境变化的反应的重要信息。在代谢组学研究中，可以使用任何生物流体，但血液和尿液最为常用，这是因为它们最容易获得。血液和尿液代谢组能反映出被研究的整个生物体的代谢状态，因此会受到健康、疾病和饮食状况的影响。代谢谱分析通常使用核磁共振（NMR）或色谱质谱（LC-MS或GC-MS）来实现。尽管质谱法具有更高的灵敏度，但得益于样本制备、测量和处理的标准化，NMR法更易于操作，且样本制备量最少，重现性高1。由于样本中代谢物的性质和浓度将构成研究结论的基础，因此所分析的化学成分必须准确反映出样本采集时的状态。工作流程的差异可能会影响所获得的结果，从而增加出现实验室间差异的可能性。因此，准确了解样本处理与加工中的偏差会对代谢曲线产生怎样的影响，以确保高准确度和可重复性分析是非常重要的。

得益于增强型主动离子管控技术（AIM+），TSQ Altis三重四极杆适用于复杂生物学样本中低丰度蛋白的分析，可以完成蛋白组学中的相对定量和绝对定量实验，全面提升了蛋白组学中的定量验证能力。此外，基于高分辨Orbitrap的蛋白质组学的发现型研究到基于TSQ Alits的蛋白质组学定量可以实现无缝对接，用于潜在生物标志物的发现、验证和确认。

GC-FID和GC-MS研究代谢组学基本可以获得相同的定性结果，但GC-FID分析的数据稳定性可能更优于GC-MS。