Mapping sterols in a marine flatworm-algae-system using MALDI-2 TIMS MS-imaging

Význam tématu

Studium transferu a prostorové distribuce sterolů v mořských symbiózách nabízí jedinečný vhled do metabolických interakcí mezi hostitelem a řasami. Waminoa sp., ploštěnka žijící ve spojení s dinoflageláty Symbiodiniaceae a Amphidinium, představuje modelový systém pro mapování těchto lipidů. Získané poznatky mohou přispět k porozumění energetickému a strukturálnímu využití sterolů v symbióze.

Cíle a přehled studie

Cílem bylo aplikovat pokročilou techniku MALDI-2 TIMS MS‐imaging pro detekci, oddělení a zobrazení více než 30 různých sterolových druhů v tenkých řezech Waminoa sp. Současně autoři usilovali o vyhodnocení prostorových vzorců akumulace sterolů a jejich korelaci s anatomií hostitele a lokalizací řas.

Použitá metodika a instrumentace

Vzorky Waminoa sp. byly zakonzervovány v matrici 5% 2-hydroxyethylcelulózy/10% želatiny a kryosekčního tloušťky 14 μm. Matrice 2,5-dihydroxyacetofenonu byla nanesena sublimací (236 ± 34 μg/cm2). Snímky byly vytvářeny na upraveném přístroji timsTOF fleX vybaveném laserovou post‐ionizací MALDI-2 (266 nm, 1 kHz) a modulárním trapovaným iontovým mobilitním separátorem (TIMS). Pixel size 5 μm umožnil téměř buněčné rozlišení. Spektrální rozsah m/z 250–655 (s TIMS) či 300–1000 (bez TIMS); mobilitní rozmezí 1/k0 0,6–1,6 s rampovacím časem 659 ms.

Hlavní výsledky a diskuse

Metoda umožnila detekci 32 sterolových signatur s vysokým poměrem signál/šum, z nichž většina vykazovala charakteristický „roztažený“ profil v mobilitní dimenzi. Cholesterol, stigmasterol a saringosterol měly odlišné prostorové rozložení: cholesterol byl rovnoměrný, zatímco stigmasterol se kumuloval v oblasti syncytiového střeva a gonád a saringosterol vykazoval mírnou depleci ve vnějším obvodu. Další signály korigovaly morfologii hostitele (fosfolipidy) a lokalizaci řas (chlorofylové fragmenty).

Přínosy a praktické využití metody

• Vysoká citlivost a prostorové rozlišení bez chemické derivatizace.
• Možnost současného zobrazení sterolů, fosfolipidů a pigmentů.
• Podpora při identifikaci isobarických druhů díky TIMS.

Budoucí trendy a možnosti využití

Vývoj směrem k ještě vyššímu rozlišení a rychlosti měření může umožnit dynamické sledování metabolických toků v živém vzorku. Rozšíření spektra analyzovatelných sloučenin a integrace s dalšími zobrazovacími modalitami (např. fluorescenční či konfokální mikroskopie) slibuje komplexnější zkoumání symbiotických systémů.

Závěr

Studie prokázala, že kombinace MALDI-2 a TIMS MS‐imaging je vysoce efektivní pro mapování různorodých sterolů v symbiotických plazmách bez nutnosti derivatizace. Zjištěné prostorové rozdíly naznačují selektivní využití sterolů hostitelem a otevírají nové otázky ohledně jejich biologické funkce v symbióze.

Reference

1. Soltwisch M. et al., Science, 2015, 348:211–215.
2. Soltwisch M. et al., Analytical Chemistry, 2020, 92:8697–8703.
3. Bien T. et al., Analytical and Bioanalytical Chemistry, 2020, in press.