Липидомика - новата starвезда на небото „ОМИКС“ - Нов технолошки пристап кон сеопфатниот
Нов технолошки пристап кон сеопфатен опис на целосните липидни профили
Пред сè, технолошкиот и аналитичкиот напредок го унапредува истражувањето. Во биомедицинското поле, ова се однесува особено на полето на истражување на липиди, кое со децении беше попречено од недостаток на соодветни аналитички методи за проучување на огромната сложеност на липидите во човечкото тело. Сега започнува ерата на липидомијата, која се однесува на вкупните липиди во биолошкиот примерок. Има разновидна примена во основните истражувања, биотехнологијата и биомедицината (сегашниот статус е прикажан во статиите за мислење за липидомијата [1]).
Маснотиите не повредуваат. Стварно?
Нашата мозочна маса исто така се состои од околу 50% липиди, што ни овозможува да размислиме - се надеваме и на важноста на оваа класа биомолекули!
Кои се липидите?
Липидите се дефинираат според нивната хидрофобност, т.е. се растворливи во органски растворувачи и нерастворливи во вода. Сепак, оваа прилично нејасна дефиниција веќе подразбира некои технички предизвици за анализа на липидите. Многу есенцијални липиди не можат лесно да се извлечат од органски растворувачи, а некои од липидните посредници се дури и растворливи во вода.
Сл. 1 Липидите се многу хетерогена класа на молекули. Мал избор: Арахидонската киселина е масна киселина и игра важна улога како сигнална молекула; тоа е исто така претходник на простагландини, кои имаат функции слични на хормони. Триацилглицерол (TAG) обично се нарекува "маснотија". Содржи три остатоци од масни киселини и е најефикасна форма на складирање на метаболичка енергија. Во зависност од видот на масна киселина (заситена или незаситена), TAG е или течност (на пример, маслиново масло) или цврста (на пример, путер). Фосфатидилинозитол (ПИ) е мембрански фосфолипид. Холестеролот ги модулира својствата на мембраната. Цереброзидот е липид што содржи шеќер во нервните и мускулните клетки (формули земени од базата на податоци PubChem https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/).
Слика 1 покажува - за да се илустрира нивната хемиска хетерогеност - разни липидни молекули, вклучувајќи холестерол, глицеролипиди и сфинголипиди. Неколку липидни биосинтетски патишта служат како цели за антибиотици (на пр. Синтеза на бактериски масни киселини) или фармаколошки агенси (на пр. Стеролна биосинтеза кај габи или луѓе). Детална шема на класификација на липидите може да се најде на веб-страницата за липидни мапи (https://www.lipidmaps.org/) [2]. Друга главна пречка за квантитативниот опис на липидомот на клетка или ткиво е тоа што различните класи и типови на липиди се јавуваат во исклучително различни количини: Функционално неопходните сигнални молекули можат да бидат присутни само во мали количини, така што волуменските липиди ги преклопуваат во анализата.
Појава на липидомика
„Насочено“ или „ненасочено“: комплементарни методи за специјални апликации
Најраспространетиот метод во липидомијата се базира на масена спектрометрија (МС) [6,7]: липидите од примерокот се инјектираат во вакуумот на масовниот спектрометар, подложен на слаба јонизација (обично во конфигурација на електроспреј) и јони врз основа на нивната Односот на масата и полнењето (m/z) се одделува пред да го погодат детекторот. Ова одвојување обично се одвива во серија на специјално координирани, наизменични магнетни полиња („квадропол“). Покрај тоа, јонските стапици може да се користат за избор и збогатување на одредени јони пред откривањето. Со цел да се добие подобар увид во структурните карактеристики, јони може да се поделат на карактеристични фрагменти во таканаречените клетки на судир. Поставките за време на летот (ТОФ) овозможуваат понатамошно подобрување на идентификацијата на фрагментите засновани на нивните времиња на лет во масениот спектрометар [6,7].
Сл. 2 Масен спектар на примерок од липиди. Зголемената област покажува мал дел од овој спектар и ја илустрира високата точност на масата, што овозможува јасна диференцијација помеѓу различните видови липиди.
Приодите за липидомика можат да бидат „насочени“ или „ненамерни“. Во насочената варијанта, специфично избраниот спектар на типови на липидни молекули, сите дефинирани со специфични вредности на m/z, се користи за откривање и квантифицирање, при што се изоставени типовите липиди кои не се релевантни за истрагата, со цел да се избегне несакана бучава во позадината . Ненамерната варијанта се обидува да го покрие целиот масовен спектар и на тој начин овозможува откривање на непознати липидни молекули. Двата пристапи имаат предности и недостатоци во однос на времето на анализа и чувствителноста (Слика 2).
Голем проток на примерок се постигнува со пристапот на ловџиска пушка, при што екстракти од липиди се инјектираат во масениот спектрометар без претходно хроматографско одвојување. Анализата трае само неколку секунди по примерок за да се покрие или насочениот или ненамерниот спектар на типови на липиди. И покрај тоа што овој процес е прилично брз, тој е лесно зафатен од голем број и широко различна разновидност на липидни молекуларни видови. Ефектите на матрицата што го потиснуваат сигналот за мерење и ја попречуваат квантификацијата на липидните видови може да се намалат или да се подобри идентификацијата на липидите ако примерокот е подложен на хроматографско одвојување пред анализата на МС. Иако оваа варијанта е „по квантитативна“ од методот на пушка, таа значително го продолжува времето на анализа. Кој од овие процеси, што обично се надополнуваат, треба да се претпочита треба да се направи зависен од специфичната примена.
Апликации за липидомика и тековни предизвици
Зошто постои огромна хетерогеност и сложеност на липидните молекули во клетката? Дали има некои посебни функции поврзани со оваа разновидност? Липидомиката на крајот ќе одговори на некои од овие фундаментални прашања. На крајот на краиштата, животот зависи од функцијата на липидниот слој дебел приближно 5 nm (= 5 милијардити дел од метар или 100 пати потенок од wallидот на меурот од сапуница), што ја дефинира клетката како таква и ја одделува нејзината внатрешност од надворешното ткиво. Подобро е да ги разгледаме и да се грижиме за липидите!