Method Article
Здесь мы представляем протокол для количественного определения и квалификацию каждого вида сфингомиелин, используя несколько мониторинг реакции и МС/МС/МС режим, соответственно.
Мы представляем метод анализа сфингомиелин (SM) качественно и количественно жидкого хроматографии электроспрей ионизации тандем масс-спектрометрия (LC-ЭСИ-МС/МС). SM является общей Сфинголипиды, состоящий из фосфорилхолин и Церамид как компонент гидрофильные и гидрофобные, соответственно. Ряд видов SM присутствуют в клетках млекопитающих из-за разнообразия в сфингоидные длинной цепи базы (LCB) и N-ацил группу в составе Церамид. В настоящем докладе, мы показываем метод оценки количество углерода и двойных связей в LCB и N-ацил группу на основе их соответствующего продукта ионов в экспериментах MS/MS/MS (3МС). Кроме того мы представляем метод количественного анализа для SM с использованием двух стабильных гетерогенны помечены SM видов, что облегчает определение диапазона, используемые в SM количественный. Нынешний метод будет полезным при характеристике различных видов SM в биологических образцов и промышленных продуктов, таких как косметика.
Сфингомиелин (SM) является общим Сфинголипиды в mammalian клетках. SM-синтезированных внутриклеточно1 и настоящего как прекурсор для других Сфинголипиды, такие как сфингозин-1-фосфата и керамиды, которые имеют решающую роль в иммунной клетки оборота и кожи барьер гомеостаза, соответственно2, 3. Таким образом точный анализ метаболизма SM имеет важное значение для выяснения роли физиологических и патологических Сфинголипиды.
SM состоит из церамида и фосфорилхолин, что связано с 1-гидрокси группы Церамид, которая также состоит из сфингозин и N-ацил остаток. Различные количества углерода и двойную связь в сфингозин и N-ацил общие результаты количество Церамид (и SM) видов. Последние достижения в LC-ЭСИ-MS/MS позволило количественный и качественный анализ SM4,5. В качественном анализе количество углерода и двойные скрепления сфингоидные LCB SM была определена путем назначения продукта Ион спектры LCB. Однако структурная информация N-ацил остаток не было получено непосредственно, потому что его соответствующего продукта ионов не сообщалось и поэтому N-ацил постановление были выведены дифференциального анализа между ионами прекурсоров и ионы продукт, соответствующий LCB в обоих режимах положительных и отрицательных ионов4,5. В настоящем докладе, мы представляем метод для обнаружения продукта ионов LCB и N-ацил группу одновременно в режиме3 МС, с помощью тройной квадрупольного и квадрупольного линейной ионной ловушки масс-спектрометрии, который облегчает точное структурных спекуляции каждого вида SM6.
Ион подавления (или повышение) эффекты, вызванные матрицы в биологических образцах затрудняют точную количественную оценку в анализе LC-ЭСИ-MS, и поэтому, желательно строить калибровочные кривые для всех аналитов интерес в матрице идентичные в биологическом образце. Однако эта стратегия не возможно, потому что это почти невозможно для подготовки всех видов SM в биологических образцах, особенно в всеобъемлющего анализа. Таким образом это практично для построения калибровочной кривой и определения количественного диапазона с помощью представительных видов SM шипами в биологических образцах. Мы использовали два вида гетерогенны помечены SM для построения калибровочной кривой; один был использован для внутреннего стандарта и другой для соединения стандарта. Мы обнаружили небольшое количество гетерогенны помечены SM видов как стандартное соединение с шипами в биологических образцах и успешно получил калибровочной кривой и количественного диапазона6.
Консультации все соответствующие листы данных безопасности материалов (MSDS) перед использованием. Надевайте перчатки, чтобы свести к минимуму загрязнение образцов кожи производные SM. Настоящий Протокол применяется к клетки HeLa, выращенных в орла минимальных основных средних дополнена 10% плода бычьим сывороточным (ФБС), 2 мм L-глютамин, 1.000 U/L пенициллина и стрептомицина 100 мг/Л.
1. подготовка проб липидов
Примечание: Важно, что все стекла, включая пробирки с тефлоновым покрытием колпачки быть моющих средств бесплатно.
2. SM анализ LC-ESI-MS/MS
Химически синтезированных d18:1 / см (рис. 1A) и d18:1 24:0 / 24:0 SM в образцах липидов, извлеченные из клеток HeLa (рис. 1Б) были проанализированы LC-ЭСИ-МС3 использованием [M + HCOO]– и [M-CH3]- как первый и второй прекурсоров ионы, соответственно. Обратите внимание, что интенсивность спектра деметилированное sphingosylphosphorylcholine (СПК) (m/z 449) больше, чем у SM N-ацил остаток (m/z 378). Кроме того, спектр, соответствующие [M-холин CH3 (сфингозин-1-фосфата)]– также полезно назначить LCB SM. Мы также подтвердили, что спектр деметилированное SPC (m/z 449) в основном производится из d18:1 НПЦ в условиях нашего анализа3 мс (рис. 1C).
Калибровочной кривой с помощью двух гетерогенны помечены SM видов было показано в рисунке 2A. Линии тренда была получена путем применения 1 / x2, в качестве коэффициента взвешивания. Результат анализа остаточного был показан на рисунке 2B. Обратите внимание, что остаточная стоимость недалеко от нижнего предела количественный (0.1 пмоль в этом настоящем исследовании) был меньше, применив 1 / x2, в качестве коэффициента взвешивания.
Параметры полученных калибровочной кривой и результат проверки были показаны в таблице 3. Значение точности и точности были в пределах ± 15%, показаны, что настоящее исследование удовлетворяет критериям как количественный метод с использованием LC-MS8.
Количество каждого вида SM в клетки HeLa была показана в таблице 4. НеЬа клетки были выращены в культуре средств массовой информации, содержащие 10% FBS и собранный. D18:1 / 16:0 SM и d18:1 / 24:1 SM были наиболее и вторым наиболее распространенным SM видов, структура которого были определены и состоят из 54% и 14% всего см, соответственно
Рисунок 1 . MS3 спектры сигналов конкретных m/z см в клетки HeLa. MS3 спектры химически синтезированных d18:1 / 24:0 SM (A) и d18:1 / 24:0 SM в образцах липидов, извлеченные из НеЬа клетки (B) отображаются. Результаты были адаптированы из Хама и др. 6 Обратите внимание, что интенсивность спектра НПФ больше, чем N-ацил остаток спектров3 сантиметр MS химически синтезированных d18:1 НПЦ приведены в (C), используя ионов с идентичными m/z ([M + HCOO]-, м /z 499) как прекурсор ионы 1 и 2. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.
Рисунок 2 . Калибровочных кривых с помощью двух видов гетерогенны помечены SM SM. (A) калибровочной кривой с помощью двух гетерогенны помечены видов SM (d18:1 /(D9)-18:1-SM и d18:1-/(D31)-16:0 SM). Калибровочные кривые были построены с использованием весовой коэффициент = 1 / x2. В таблице 3перечислены результаты проверки. (B) остаточный анализ для оценки добра построенному градуировочному. Остатки в калибровочной кривой с помощью весовой коэффициент = 1 / x2 меньше, чем те, с использованием весовой коэффициент = 1 / x или 1, особенно в более низкое количество d18:1 /(D9)-18:1 сантиметр , пожалуйста, нажмите здесь чтобы посмотреть большую версию этого Рисунок.
TurboIonSpray параметры | ||||||
Режим | Занавес газ (psi) | Столкновение газ | Ион спрей напряжение (V) | Температура (° C) | Ионный источник газа 1 (psi) | Ионный источник газа 2 (psi) |
MS-3 | 40 | Высокая | -4500 | 200 | 40 | 80 |
MRM | 40 | 10 | 5500 | 300 | 40 | 80 |
Таблицы 1. Условия для качественного и количественного анализа источника ионов электроспрей. Эта таблица была адаптирована из Хама и др. 6
режим | полярность | Ион прекурсоров (Q1) | Ион продукта или 2 прекурсоров Ион (Q3) | declustering потенциал (V) | Вход потенциальных (V) | Энергия столкновения (V) | столкновение клеток выхода потенциал (V) | распространение энергии столкновения (V) | Возбуждения время (МС) | Скорость (Da/сек) | время (ов) | резолюция |
MRM | положительные | [M + H] + | 184 | 1 | 10 | 35 | 12 | - | - | - | 5.364 | Единица |
MS-3 | негативные | [M + HCOO] - | M-15 | -26 | -10 | -40 | - | 0 | 25 | 10000 | автоматически caluculated | Единица |
Таблица 2. Параметры MS3 и режим управления записями сообщений в тройной квадрупольного и квадрупольного линейной ионной ловушки массового спектрометрирования используется для качественного и количественного анализа, соответственно. Эта таблица была адаптирована из Хама и др. 6
В таблице 3. Параметры полученных калибровочной кривой и результат проверки. Результаты были адаптированы из Хама и др. 6
молекулярных видов SM | сумма (пмоль/мг белка) |
D18:1 / 14:0 | 115.5 |
D16:1 / 16:0 | 115.5 |
D17:1 / 16:0 | 239.8 |
D18:2 / 16:0 | 449.9 |
D18:1 / 16:0 | 3355.1 |
D18:0 / 16:0 | 203.8 |
D18:1 / 17:0 | 106.3 |
D18:2 / 18:0 | 26.5 |
D20:0 / 16:1 | 94,9 |
D18:1 / 18:0 | 94,9 |
D18:2 / 22:0 | 102.3 |
D18:1 / 22:0 | 235 |
D18:1 / 23:1 | 83.3 |
D18:1 / 23:0 | 23.9 |
D18:1 / 24:2 | 286,5 |
D18:2 / 24:1 | 286,5 |
D18:1 / 24:1 | 853.2 |
D18:1 / 24:0 | 94,6 |
D18:1 / 25: 1 | 12,9 |
Таблица 4 . Количество каждого вида SM в клетки HeLa. НеЬа клетки были выращены в культуре средств массовой информации, содержащие 10% FBS. Клетки были собраны, и общая липидная фракция было извлечено методом Bligh и Дайер. Результаты были адаптированы из Хама и др. 6
В настоящий качественный метод, мы получили MS3 продукта ионов SPC и N-ацил остаток. Важно, чтобы правильно назначить SPC и N-ацил остаток. В этой связи следует отметить, что другие молекулы, содержащие фосфорилхолин также могут быть обнаружены как MS3 продукта ионов. Diacyl фосфатидилхолин (PC) и Плазмалогены PC изобилии присутствуют в клетках млекопитающих, и их гидрофобность подобна SM. Таким образом diacyl- и Плазмалогены ПК с изотопом (обычно 13C) может быть теоретически обнаружен одновременно с см. В наших экспериментах MS3 продукта ионов Плазмалогены PC одновременно наблюдались в анализе SM. Это полезно для правильно выбрать MS3 продукта ионов SM, чтобы знать, что интенсивность спектра НПФ больше, чем у SM N-ацил группу (рис. 1A и B). В противоположность этому, интенсивность жирных ацил остаток больше, чем (или почти так же, как), demethylated lysoplasmalogen-PC (данные не показаны).
В нынешний количественный метод важно точно подготовить образцы для построения калибровочной кривой и проверка метода. Кроме того весовой коэффициент должен быть должным образом используется для построения калибровочной кривой; Это полезно для улучшения кривой, особенно при низкой концентрации. Мы сравнили калибровочных кривых, используя различные весовые коэффициенты. Кривой на низкой концентрации явно была улучшена с помощью весовой коэффициент = 1 / x2 по сравнению с, что использование весовой коэффициент = 1 или 1 / x (рис. 2B). Значение точности и точности должна быть в пределах ± 15%. Если концентрация QC-L идентичен нижнюю границу калибровочной кривой (нижний предел количественный), она должна быть в пределах ± 20%8.
Мы использовали метод Bligh и Дайер для извлечения всего липидная фракция из культивируемых клеток в данном исследовании. Другие методы для извлечения липидов, например метод Folch также являются полезным9. Важно, чтобы извлечь липидная фракция, используя соответствующий метод согласно сумме или свойства образцов. Число видов SM, одновременно анализируется в каждой инъекции не должно быть слишком большим для того, чтобы предотвратить перегрузку программное обеспечение для сбора данных. Запланированное МНО будет полезным для quantitating ряд видов SM одновременно.
Наш нынешний метод, с помощью MS3 анализа полезно размышлять, количество углерода и двойные скрепления LCB и N-ацил общие см без дополнительных устройств. Однако нельзя получить другие структурную информацию, как расположение двойных связей, изомер (СНГ или транс) и форму (прямой или разветвленные). Это необходимо для получения продукта ионов и их структурная информация, с помощью дополнительных инструментов10,11,12,13использовать более высокой энергии. Молекулярная формула продукта ионов соответствует N-ацил постановление было [РРО2]– ионов, которые не содержат азота. В настоящее время неизвестно, как столкновение индуцированная диссоциации доходов.
Для анализа3 МС важно настроить параметры энергии столкновения (CE) и возбуждения время для MS3 фрагментации (ExT). Выше CE будет привести к избыточной фрагментации и уменьшить интенсивность продукта Ион demethylated SM как Ион 2nd прекурсоров. Кроме того осколков зависит значительно доб. Перед эксперименты, желательно, чтобы определить соответствующее условие CE и ExT, максимизировать интенсивность продукта ионов demethylated SM, SPC и N-ацил остаток вливая синтетических SM растворяют в подвижных фазах.
Мы использовали d18:1 /(D9)-18:1-SM и d18:1-/(D31)-16:0 как два вида гетерогенны помечены SM SM для построения калибровочной кривой. Эффективность ионизации зависит от видов SM и состояние этапа мобильных. Таким образом если количество SM интерес ограничено, желательно подготовить гетерогенны помечены SM видов, представляющих интерес для более точный количественный.
Согласно Ион прекурсоров и Ион продукт, соответствующий деметилированное SPC пока определена структура SM. Кроме того он иногда мешает точно определить нижний предел количественный в матрице образца присутствие, поскольку целевых соединений, представляющих интерес были обильно представлены в матрице образца.
Настоящее исследование является полезным оценить количество углерода и двойных связей в LCB и N-ацил группу на основе их соответствующего продукта ионов в MS3 экспериментов без дополнительных инструментов. Кроме того мы представляем метод количественного анализа для SM с использованием двух стабильных гетерогенны помечены SM видов, что облегчает определение диапазона, используемые в SM количественный. Нынешний метод будет полезным при характеристике различных видов уникальных SM в различных биологических образцов и промышленных товаров.
Авторы заявляют, что они имеют никакого конфликта интересов.
Эта работа была поддержана исследовательский грант от министерства образования, культуры, спорта, науки и технологии Японии (KAKENHI) для К.Х. (#15 K 01691), Ю.Ф (#15 K 08625), к.ю. (#26461532) и Грант для изучения сложных заболеваний проекта от министерства Здравоохранения, труда и социального обеспечения (к.ю. #201510032A). Мы благодарим группу Edanz (www.edanzediting.com/ac) для редактирования проекта этой рукописи.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
PBS | ThermoFisher | 10010023 | |
100 mm tissue culture dish | IWAKI | 3020-100 | |
Cell scraper | IWAKI | 9000-220 | |
Siliconized 2.0 mL tube | Fisher Scientific | 02-681-321 | |
Test tube | IWAKI | TST SCR 16-100 | |
Teflon-lined screw cap | IWAKI | 9998CAP415-15 | |
Disposable glass tube | IWAKI | 9832-1310 | |
CAPCELL PAK C18 ACR 3 µm 1.5 mm I.D. x 100 mm | Shiseido | 92223 | Guard cartridge is inserted into cartridge holder, and linked to C18 column |
CAPCELL C18 MGII S-3 2.0 mm x 10 mm GUARD CARTRIDGE | Shiseido | 12197 | |
Cartridge holder | Shiseido | 12415 | |
Acetonitrile | Wako | 018-19853 | |
2-Propanol (Isopropyl Alcohol) | Wako | 161-09163 | |
Methanol | Wako | 134-14523 | |
Formic acid | Wako | 066-00466 | |
28% Ammonia water | Wako | 016-03146 | |
Sonicator (bath type) | SHARP | UT-206H | |
Vortex mixer for glass test tube | TAITEC | Mix-EVR | |
1.4 mL glass vial | Tomsic | 500-1982 | Samples are stored in 1.4 mL glass vial sealed with screw cap and 8 mm septum at -20°C |
8 mm septum | Tomsic | 200-3322 | When samples are analyzed, screw caps are replaced with screw caps with slit septum |
Screw cap for 1.4 mm glass vial | Tomsic | 500-2762 | |
Screw cap with slit septum | Shimadzu GLC | GLCTV-803 | |
PVDF 0.22 µm filter | Millipore | SLGVR04NL | |
Triple quadrupole and quadrupole linear ion trap mass spectrometry | SCIEX | QTRAP4500 | |
The software for data acquisition and analysis of product ion spectra | SCIEX | Analyst | |
The software for data integration in quantitative analysis | SCIEX | MultiQuant | |
HPLC system | Shimadzu | Nexera | |
Glass bottle | Sansyo | 85-0002 | |
d18:1/24:0 sphingomyelin | Avanti Polar Lipids | 860592P | |
Sphingosylphosphorylcholine | Merck | 567735 | |
Fetal bovine serum | ThermoFisher | 26140079 | |
L-glutamine | ThermoFisher | 25030081 | |
Penicillin and streptomycin | Sigma | P4333 | |
Eagle’s minimum essential medium | Sigma | M4655 |
Запросить разрешение на использование текста или рисунков этого JoVE статьи
Запросить разрешениеThis article has been published
Video Coming Soon
Авторские права © 2025 MyJoVE Corporation. Все права защищены