LC/TOF, LC/HRMS, LC/MS, LC/MS/MS
ZaměřeníMetabolomika
VýrobceShimadzu
Význam tématu
Bioprodukce prenylnaringeninu představuje moderní přístup k výrobě vysoce bioaktivních flavonoidů s protirakovinnými, antidiabetickými a protizánětlivými účinky. Díky složitosti struktury těchto přírodních sloučenin je klíčové využití metabolického inženýrství mikroorganismů a citlivé analytické techniky k rychlé identifikaci a optimalizaci produkčních kmenů. Vysoce rozlišená hmotnostní spektrometrie (HRMS) umožňuje spolehlivě rozlišit izomerní formy a vyloučit rušivé příměsi, což podporuje vývoj udržitelné bioekonomiky zaměřené na nízkou uhlíkovou stopu.
Cíle a přehled studie / článku
Předložená práce si klade za cíl:
- Navrhnout metabolickou cestu v Saccharomyces cerevisiae pro tvorbu prenylnaringeninu.
- Transformovat kvasinkový kmen geny pro biosyntézu naringeninu z Arabidopsis thaliana.
- Provesti screening a identifikaci přepřenylačních enzymů z různých rostlinných a mikrobiálních zdrojů.
- Uplatnit vysoké rozlišení LCMS-9030 Q-TOF MS pro rychlou analýzu produktů a potvrzení struktury sloučenin.
Použitá metodika a instrumentace
- Metabolické inženýrství:
V kvasince byly exprimovány šestice genů (AtPAL1, AtC4H, AtCPR1, At4CL3, AtCHS3, AtCHI1) pro biosyntézu naringeninu z fenylalaninu. Dále bylo testováno 11 genů prenyltransferas z rostlin a mikrobů. - Chromatografie a masová spektrometrie:
Nexera X2 s kolonou COSMOSIL 5C18-MSII, gradient acetonitrilu a kyseliny octové, průtok 0,2 mL/min, T=30 °C.
LCMS-9030 (Q-TOF) s ESI, rozsah m/z 70–1000, MS/MS scan na prekurzor m/z 339,1, kolizní energie 35 ± 17 V, přesnost m/z vynucená až ±5 ppm.
Hlavní výsledky a diskuse
- Extrahovaný ion chromatogram (XIC) m/z 339,124 ±0,002 odhalil jediný vrchol kerovního prenylnaringeninu při retenčním čase 19,5 min.
- Produktové iontové spektrum odhalilo fragmenty odpovídající přepřenyleným strukturám (m/z 219,0656; 176,0110; 119,0500) s chybou pod 0,001 Da.
- Porovnání s referenčními standardy 6- a 8-prenylnaringeninu potvrdilo, že analyzovaná sloučenina je 8-prenylnaringenin.
- Analogickým přístupem se podařilo vyrobit kmen produkující 3′-prenylnaringenin pomocí enzymu z Neosartorya fischeri.
Přínosy a praktické využití metody
Vysoké rozlišení Q-TOF MS dovoluje rychle vytřídit nechtěné příměsi a rozlišit strukturální izomery přímo v hrubých extraktech. To výrazně zkracuje dobu optimalizace produktivních kmenů a usnadňuje vývoj biofarmaceutik, nutraceutik a průmyslově významných bioaktivních sloučenin.
Budoucí trendy a možnosti využití
- Rozšíření palety prenyltransferas pro tvorbu dalších izomerů a derivátů flavonoidů.
- Integrace online HRMS monitoringu bioreaktorů pro kontinuální výrobu a rychlou zpětnou vazbu.
- Automatizace a využití pokročilých datových analýz (strojové učení) pro předpověď optimálních cest.
Závěr
Metoda metabolického inženýrství spojena s vysoce rozlišenou Q-TOF masovou spektrometrií představuje efektivní platformu pro rychlý screening a potvrzení struktury bioaktivních prenylnaringeninů. Tento přístup významně podporuje vývoj udržitelných bio-produktů pro zdravotnictví i průmysl.
Reference
- Cui L. et al.: Isoprenylated flavonoids from the stem bark of Erythrina abyssinica, J. Nat. Prod., 70, 1039–1042 (2007).
- Wang S. et al.: Hop extract and 6-prenylnaringenin induce P450 1A1 catalyzed estrogen 2-hydroxylation, Chem. Res. Toxicol., 29, 1142–1150 (2016).
- Isogai S. et al.: Synthetic production of prenylated naringenins in yeast using promiscuous microbial prenyltransferases, Metab Eng Comm, in press (2021).
- Nikolic D. et al.: Metabolism of 8-prenylnaringenin by human liver microsomes, Drug Metab. Dispos., 32, 272–279 (2004).
Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.