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代谢组入门一问一答(三)


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Q1
 
代谢组检测报告中哪些部分对发表文章是比较重要的?
A
 
样品制备描述:样本提取过程和预处理(例如衍生化)过程描述
上机检测描述:色谱柱和质谱仪型号、色谱分离条件(流速、流动相组成、进样量)、流动相梯度洗脱程序、质谱检测参数
原始数据:获取原始数据,例如总离子流色谱图(TIC)、.CSV格式数据
数据预处理描述:基线矫正、去噪、峰对齐、峰识别、归一化等数据预处理过程描述(包括软件、数据库)
优化数据:经过数据预处理获得的可以用于后续生信分析的优化数据
图表描述:例如PCA、PLS-DA、OPLS-DA、差异代谢物鉴定、差异代谢物通路分析等生信分析流程描述(包括软件、数据库)
QC描述:描述QC样本如何设置和体系稳定性好坏结果评判

 

Q2
 
代谢组常用的数据库有哪些?
A
 
总的说来GC-MS有成熟的商业数据库,例如NIST、GMD、FiehnLib数据库,而LC-MS缺乏成熟的商业数据库,一般参考HMDB、METLIN、MzCloud以及一些公司自建库。
HMDB(http://www.hmdb.ca):主要收录人体内源性代谢产物,是目前最完整的人类代谢物数据库,主要适用于LC-MS。
METLIN(https://metlin.scripps.edu):收录了不同物种内源性代谢物和外源性(例如药物代谢)代谢物,主要特征是含有大量代谢物的二级质谱图(MS/MS),主要适用于LC-MS。
GMD (http://gmd.mpimp-golm.mpg.de/):主要特点是收录了大量植物代谢物的GC-MS图谱,因此适用于GC-MS。
Lipid Maps(http://www.lipidmaps.org/data/structure/):是目前最大的公共脂质数据库,因此适用于脂质组学。

 

Q3
 
非靶向代谢组学鉴定差异代谢物的基本流程是什么?
A
 
 

非靶向代谢组学鉴定代谢物的原则是先定量(基于峰面积)后定性(基于分子质量和相关结构信息),因此非靶向代谢组学鉴定差异代谢物的基本流程即一般通过单变量分析方法(t检验的p值)和多变量分析方法(OPLS-DA模型的VIP值)比较不同组别中离子的相对强度,然后筛选出有显著性差异的离子,然后结合这些差异离子的保留时间、质荷比(m/z)、精确分子量、二级质谱MS/MS碎片信息来进行搜寻数据库鉴定,从而得到组间有显著差异的代谢物名称,因此如果想得到全物质(全谱)鉴定的信息需要提前和检测单位沟通。

 

Q4
 
一级质谱和二级质谱的区别是什么?
A
 
一级质谱:检测所有带电离子的质荷比和强度,形成一级质谱图,一级质谱中的信号为母离子肽段信号。GC-MS一级质谱可以进行定性分析(因为GC-MS有成熟的标准图谱数据库,可直接将检测到的物质离子的谱图数据与数据库比对进行定性),而LC-MS一级质谱只能用于简单的分子量测定(因为LC-MS没有成熟的标准图谱数据库,需要结合二级质谱MS/MS数据进行定性)。
二级质谱:通过对一级质谱产生的母离子进一步裂解,分析所形成的子离子碎片的质荷比和强度。LC-MS/MS二级质谱可以用于定性分析,可以对更多的物质进行准确检测。

 

Q5
 
代谢组学如何选择合适的扫描模式?
A
 
非靶向代谢组学:一般选择Full scan全扫模式获得一级质谱信息,如果想同时获得一级质谱MS(每个峰代表母离子)和二级质谱MS/MS(每个峰代表子离子)信息,需要用DDA和DIA扫描模式,DIA与DDA不同之处在于DIA模式不预先对母离子进行筛选,即某个时间点的所有离子全部被打碎,因此DIA能获取所有母离子的碎片信息,因此采集数据多,信息全。
靶向代谢组学:一般选择多反应离子检测(MRM)扫描模式

 

Q6
 
总离子流图(TIC)每一个峰代表什么?
A
 
TIC图可以想象成一个立体图,色谱把物质分开后,每种物质依次进入质谱,所以在每一个保留时间(RT, retention time)上,每个峰是代表质谱仪采集的某一大类物质的所有不同质荷比(m/z)的离子的总和。正常分离的情况下,每个峰代表一个物质或一大类物质。

 

Q7
 
LC-MS和GC-MS的离子源有什么不同?
A
 
LC-MS使用的是电喷雾离子源(ESI)或大气压化学电离源(APCI),ESI应用比APCI更为广泛,适用分析离子型和极性物质。
GC-MS使用的电子轰击电离(EI)或正化学电离(CI)离子源,其中EI属于硬电离,适用分析易挥发、分子量小的低极性物质。

 

Q8
 
LC-MS和GC-MS的数据呈现有什么不同?
A
 
LC-MS仪器在正离子模式和负离子模式下运行,因此LC-MS数据可以分为正离子模式和负离子模式两种数据,例如PCA、PLS-DA、OPLS-DA、差异代谢物等数据都分为正负离子两种模式,差异代谢通路分析时则将正负离子模式找到的差异代谢通路合并在一起,两种模式鉴定到的差异代谢通路有重叠时则选择响应强的。
GC-MS仪器只在一种模式下运行,因此GC-MS数据不区分正负离子模式。

                                     

「 更多的代谢组入门知识整理请见下期!~ 」
 

     

相关链接:

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