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系統(tǒng)生物學(xué)由代謝組學(xué)與基因組學(xué)、轉(zhuǎn)錄組學(xué)和蛋白質(zhì)組學(xué)組成。作為上述一系列微小變化的組學(xué)事件最終放大結(jié)果，研究目標(biāo)為最下游代謝物的代謝組學(xué)更能直觀地反應(yīng)生物體系的狀態(tài)，因此吸引眾多科研工作者投身其中，樂此不疲。

 

但生物體系的代謝物是流動(dòng)的，代謝流的目的是闡述生物體內(nèi)代謝網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)時(shí)間依賴的變化過程，機(jī)體的代謝網(wǎng)絡(luò)循環(huán)遵循物質(zhì)守恒定律，某個(gè)代謝物增加的來(lái)源可能有兩種，上游產(chǎn)量增加或下游消耗降低。

 

定性代謝流分析方法

單一定性定量代謝物并不能將動(dòng)態(tài)代謝物質(zhì)流通路勾勒完整，代謝流的分析相比于代謝組學(xué)，更能直擊生物學(xué)事件本質(zhì)。那對(duì)于定性代謝流，應(yīng)該如何進(jìn)行分析呢？

 

其中強(qiáng)有力的分析方法為穩(wěn)定性同位素示蹤法，即將穩(wěn)定同位素標(biāo)記（13C、15N等）引入生物系統(tǒng)，打上印記的示蹤物將引起下游代謝物的天然同位素模式發(fā)生改變，相當(dāng)于也被不同程度地標(biāo)記了，因此我們可以通過追蹤同位素組成發(fā)生變化的代謝物來(lái)挖掘潛在的代謝流通路。

 

賽默飛來(lái)了↓↓↓

 

助力代謝流解決方案

定性代謝流面臨多種挑戰(zhàn)，在原始數(shù)據(jù)采集上，不可避免面臨同位素異數(shù)體的共流出、以及因標(biāo)記同位素不同取代程度引起的跨度較大的豐度范圍，因此需要高分辨質(zhì)譜平臺(tái)來(lái)實(shí)現(xiàn)同位素的測(cè)量準(zhǔn)度和精度以及寬動(dòng)態(tài)范圍（圖1）；數(shù)據(jù)處理上，便捷、完整、高效以及生物途徑可視化的處理軟件是必需裝備。

圖1 A1離子簇在不同分辨率下的精細(xì)同位素分布（點(diǎn)擊查看大圖）

 

賽默飛世爾科技提供了解決上述難點(diǎn)的方案（圖2），硬件方面除了業(yè)內(nèi)口碑炸裂的Q Exactive系列外（分辨率為280000@ 200 m/z，動(dòng)態(tài)范圍高達(dá)e^5），經(jīng)費(fèi)充足的各位還可以選擇我們2018年新推出的小分子化合物分析的儀器——三合一Orbitrap ID-X （詳解見《代謝orbitrap ID-X！超高分辨，誰(shuí)與爭(zhēng)鋒》），搭配新一代Compound Discover 3.0數(shù)據(jù)處理軟件，代謝組學(xué)和定性代謝流兩不耽誤，魚和熊掌也可兼得。

 

圖2 賽默飛助力代謝流解決方案（點(diǎn)擊查看大圖）

 

雙劍合璧

首先讓我們看看Compound Discoverer 3.0的定性代謝流的工作流程（圖3），同位素標(biāo)記化合物的鑒定是基于非靶標(biāo)地從未標(biāo)記的對(duì)照樣品中提取化合物峰，通過未標(biāo)記化合物峰鑒定出的元素組成，從同位素標(biāo)記樣品中檢索鑒定對(duì)應(yīng)的同位素標(biāo)記化合物，同時(shí)給出該化合物的同位素標(biāo)記化合物交換率。

 

因此只要在未標(biāo)記樣品中鑒定到的化合物，Compound Discoverer 3.0軟件就會(huì)進(jìn)一步去分析該化合物在選定同位素下的標(biāo)記情況，而由于軟件workflow設(shè)計(jì)的靈活性，可以在非靶向定性代謝流的工作流程的基礎(chǔ)上再搭配代謝組學(xué)必要模塊，從而實(shí)現(xiàn)魚和熊掌兼得。

 

 

圖3 Compound Discover 3.0定性代謝流的工作流程（點(diǎn)擊查看大圖）

 

如何用Compound Discoverer 3.0軟件進(jìn)行定性代謝流分析？

1.首先，我們Compound Discoverer 3.0軟件的代謝網(wǎng)絡(luò)囊括了近400條機(jī)體代謝途徑，各位大大可以新增或在現(xiàn)有代謝網(wǎng)路架構(gòu)上，再搭建更細(xì)微的代謝網(wǎng)絡(luò)（圖4-A）。

 

2.接下來(lái)，將未標(biāo)記對(duì)照樣品和同位素標(biāo)記樣品導(dǎo)入Compound Discoverer 3.0，同時(shí)把同位素標(biāo)記樣品的樣品類型設(shè)置為labeled（圖4-B）。

按照?qǐng)D3所示的workflow提交數(shù)據(jù)處理序列，處理結(jié)果如圖4-C和4-D所示。各化合物的不同樣品中的同位素交換率可以顯示在代謝途徑中，也能直觀地用表格來(lái)分析。

 

3.圖4-C示例的己糖-6-磷酸有6個(gè)碳，因此被13C取代的可能性有7種，剔除沒有被13C替換的這種可能性，其余6種可能性相加得到的交換率總合稱為總交換率，總交換率可以用來(lái)構(gòu)建13C標(biāo)記化合物的流向圖。

 

各位是否看完恍然大悟？由此看來(lái)我們Compound Discoverer 3.0軟件用于定性代謝流的使用非常方便呢。

 

圖4 Compound Discover3.0軟件定性代謝流分析示例（點(diǎn)擊查看大圖）

賽默飛總結(jié)語(yǔ)

穩(wěn)定性同位素示蹤代謝流對(duì)于機(jī)體動(dòng)態(tài)代謝網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建以及未知代謝途徑的發(fā)現(xiàn)意義重大，選擇我們的代謝流解決方案，對(duì)于各位的代謝流工作可謂是如虎添翼，看官們有沒有一絲絲的激動(dòng)和心動(dòng)呢？快快聯(lián)系我們吧。

 

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