جریان کار جدید تنوع دست نخورده ای را در ایزومرهای اسیدهای چرب در تمام اشکال حیات نشان می دهد

در مطالعه اخیر منتشر شده در مجله Nature Communications، محققان یک گردش کار جامع برای کشف اسیدهای چرب غیر اشباع (FA) از طریق جفت کروماتوگرافی مایع و طیف سنجی جرمی با ازنولیز فاز گاز پیوندهای دوگانه معرفی کردند.

مطالعه: کشف اسیدهای چرب فعال ازن، تنوع غیرمنتظره ای را در لیپیدوم انسان نشان می دهد. اعتبار تصویر: ShowMeHowToFly/Shutterstock.com

زمینه

ایزومرهای اسیدهای چرب به انواع لیپیدوم نادیده گرفته شده کمک می کنند و اغلب با جداسازی ناکافی و روش های تشخیصی پنهان می شوند. تفکیک ناشی از ازن (OzID) یک برهمکنش مولکول یونی فاز گاز با برد دینامیکی بالا با ازن است که می‌تواند استریو ایزومرهای ناشناخته قبلی را نشان دهد.

با این حال، طیف‌سنجی جرمی کروماتوگرافی مایع-OzlD (LC-OzID-MS) به طور گسترده برای پروفایل اسیدهای چرب استفاده نشده است، و ابزارهای نرم‌افزاری به‌ویژه برای یافتن منطقه‌ای و استریوایزومری مورد نیاز است.

در مورد مطالعه

در مطالعه حاضر، محققان یک رویکرد مبتنی بر LC-OzID-MS برای از نو، تشخیص مستقل از کتابخانه ایزومرهای اسیدهای چرب، از جمله لیست های هدف تهیه شده از نظر ریاضی.

این تیم لیپیدها را از کشت‌های ورنیکس کازئوزا، پلاسمای انسانی و سرطان پروستات انسانی (LNCaP) و سلول‌های سرطان سینه (MCF7) استخراج کردند. نمونه ورنیکس کازئوزا از 10 نوزاد پسر و 10 نوزاد ترم دختر گرفته شد.

لیپیدها هیدرولیز شدند و به دنبال آن مشتق سازی اسیدهای چرب انجام شد. کروماتوگرافی مایع برای جداسازی مشتقات اسید چرب، که تحت یونیزاسیون الکترواسپری (ESI)، و کسب مستقل از داده (DIA) نتایج LC-OzID-MS قرار گرفتند، انجام شد.

پس از به دست آوردن داده ها، جستجوی جامع از موقعیت پیوندهای شیمیایی دو نوع (یون های محصول OzID) انجام شد و موارد مثبت کاذب با فیلتر خودکار حذف شدند. فراوانی اسیدهای چرب، به صورت نسبی، توسط طیف‌سنجی جرمی LC-OzID تعیین شد.

طیف‌سنجی جرمی ESI تزریق مستقیم برای تعیین گروه‌های مولکول‌های اسید چرب (در مقیاس غیر ایزومری) انجام شد و در ترکیب با فراوانی نسبی آنها، تخمین‌هایی از مقادیر اسیدهای چرب به صورت مطلق ارائه کرد.

داده ها از پایگاه داده MAPS LIPID برای تجزیه و تحلیل موقعیت و پیکربندی پیوندهای دوگانه در اسیدهای چرب بازیابی شدند. اسید پالمیتیک نوع دوتره شده به عنوان یک استاندارد داخلی برای تعیین کمیت پیش سازهای FA و تعیین محتوای کربن و میزان اشباع گنجانیده شد.

برای کاهش سوگیری یونیزاسیون، گروه‌های FA به صورت موازی با تزریق مستقیم نوع اندازه‌گیری شدند. NIST 1950 پلاسمای منشأ انسانی برای مرجع برای محک زدن گردش کار کشف استفاده شد.

نتایج

تجزیه و تحلیل کشف اسیدهای چرب فعال شده با ازن (OzFAD) تنوع چربی را در نمونه ها نشان داد. این تیم 186 اسید چرب را در پلاسمای NIST 1950 شناسایی کردند که 51 مورد از آنها ایزومرهای اسیدهای چرب با مقادیر سیگنال به نویز برای محصولات اوزونولیز بیش از 10 بودند که به گفته نویسندگان شناسایی نشده است. روند در فراوانی نسبی مولکول های اسید چرب تک غیراشباع با افزایش طول زنجیره مشاهده شد.

در میان نمونه‌های ورنیکس کازئوزا، آنالیز تنوع غیرمعمولی از پیکربندی‌های پیوند شیمیایی دو نوع را نشان داد که به ترتیب شامل 18، 116 و 32 اسیدهای چرب اشباع، تک غیراشباع و چند غیراشباع از نوع زنجیره مستقیم بود.

علاوه بر این، 30 و 42 نوع شاخه ای اسیدهای چرب اشباع و تک غیراشباع به ترتیب از 238 نوع اسید چرب شناسایی شدند که 40 مورد از آنها، به گفته نویسندگان و بر اساس بررسی های متون، قبلاً شناسایی نشده بودند.

اسیدهای چرب ترانس 6.5 درصد از کل محتوای اسیدهای چرب پلاسمای مرجع را تشکیل می دهند. شناسایی الگوهای غیر اشباع از نوع غیر متعارف در رده‌های سلولی سرطانی و نمونه‌های Vernix caseosa نشان می‌دهد که مکانیسم‌های ناشناخته قبلی متابولیسم لیپید ممکن است در تشکیل یا تغییر لیپیدها دخیل باشند که منجر به ایجاد این گونه‌ها می‌شود.

تجزیه و تحلیل مقایسه ای نسبت اسیدهای چرب غیراشباع با درصدهای تایید شده برای پلاسمای مرجع NIST1950 دقت 63.0٪ را برای گردش کار نشان داد.

نکته مهم، محدوده دینامیکی و گزینش پذیری جریان کار، ویژگی های مربوط به منطقه ایزومرهای پیوند شیمیایی دو نوع را نشان داد، علیرغم اینکه تا حدی توسط کروماتوگرافی تعیین می شود، همانطور که توسط اکتساب وابسته به داده (DDA) تأیید شده است.

طیف دینامیکی انواع اسیدهای چرب ایمن نسبت داده شده در پنج مرتبه در بزرگی با ترکیب اندازه‌گیری‌های فراوانی مطلق و نسبی تعیین شد. از آنجایی که هر گونه ای که تشخیص داده شود فراتر از نویز قابل تشخیص است در هر تکرار سلولی قابل تشخیص بود، تشخیص و کمیت نسبی اسیدهای چرب قابل اعتماد بود.

تفاوت های کمتری در بین تکرارهای تجربی برای اسیدهای چرب بسیار فراوان، مانند اسید اکتادسنوئیک وجود داشت.

طول زنجیره معادل افتراقی (dECL) مقایسه رفتار حفظ ایزومر اسید چرب در طول زنجیره‌های مختلف و موقعیت‌های پیوندهای دوگانه را امکان‌پذیر کرد.

شناسایی اسیدهای چرب تک غیراشباع و چند غیراشباع نشان داد که این مولکول‌های اسیدهای چرب غیراشباع از نوع امگا 3 غیراشباع شده با متیلن می‌توانند از طریق تجزیه لیپیدها در انسان بیوسنتز شوند. مقایسه پروفایل اسیدهای چرب انسان و گاو مسیرهای متابولیک متمایز را نشان داد.

نتیجه

به طور کلی، یافته های مطالعه نشان داد که گردش کار را قادر می سازد از نو شناسایی ایزومرهای پیوند دوگانه اسیدهای چرب در محیط‌های پیچیده، از جمله پلاسمای انسانی، سلول‌های تومور، و ورنیکس کازئوزا، که نیاز به جداسازی کامل کروماتوگرافی یا طیف‌های جرم مرجع را کاهش می‌دهد.

تحقیقات بیشتری باید برای بهبود دقت کمی، افزایش در دسترس بودن استانداردهای مرجع، و ترکیب واکنش‌های هیدرولیتیک آنزیمی برای گسترش کاربرد آنها برای لیپیدهای پیچیده انجام شود.