Metabolomics: Differentiating sugar phosphate isomers using high resolution mass spectrometry coupled with MSn, collision induced dissociation, and ultraviolet photodissociation

Význam tématu

Sacharidové fosfáty jsou zásadní metabolity, které se podílejí na energetickém metabolismu a biosyntéze makromolekul. Strukturální podobnost izomerů omezuje možnost jejich rozlišení tradiční chromatografií a bez specifických fragmentačních postupů nelze jednoznačně určit přítomné sloučeniny.

Cíle a přehled studie

Cílem práce bylo stanovit diagnostické fragmenty pro šest isomerů sacharidových fosfátů pomocí pokročilých fragmentačních technik na Orbitrap IQ-X Tribrid hmotnostním spektrometru. Zkoumány byly jednotlivé standardy i jejich směs ve složité matrici.

Použitá metodika a instrumentace

• Vzorky: glukosa-1-fosfát, galaktosa-1-fosfát, glukosa-6-fosfát, galaktosa-6-fosfát, manosa-6-fosfát, fruktosa-6-fosfát připravené v roztoku acetonitril-voda a ve směsi v plasmě.
• LC podmínky: Vanquish Horizon se ZIC-pHILIC kolonkou, gradient 80–20 % acetonitrilu v 20 minutách.
• MS podmínky: Orbitrap IQ-X Tribrid, pozitivní ionizační režim, DDA MSn, HCD, CID a UVPD fragmentace.
• Data zpracování: Thermo Freestyle a Mass Frontier pro predikci fragmentů.

Hlavní výsledky a diskuse

• Všechny izomery vykázaly alespoň jeden unikátní fragment v rámci retenčního času.
• Čtyři izomery s významným chromatografickým překryvem bylo možné rozlišit na základě diagnostických fragmentů v HCD, CID a UVPD spektru.
• UVPD umožnila detekci specifických fragmentů pro protonované i sodíkové adukty glukosa-6-fosfátu a galaktosa-6-fosfátu.
• Test ve složité plasmové matrici prokázal vysokou citlivost iontové pasti při sledování diagnostických fragmentů.

Přínosy a praktické využití metody

• Metoda poskytuje rychlé a jednoznačné rozlišení izomerů bez nutnosti další komplexní chromatografie.
• Vysoká citlivost a selektivita umožňuje analýzu ve složitých biologických vzorcích.
• Přístup lze využít v metabolomice, farmakokinetice a kvalitativní kontrole v potravinářském či farmaceutickém průmyslu.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Integrace s iontovou mobilitou pro další rozlišení izomerů.
• Automatizované algoritmy pro identifikaci fragmentů v reálném čase.
• Rozšíření metodiky na další třídy metabolitů a biomarkerů.
• Využití v klinických studiích a personalizované medicíně.

Závěr

Kombinace HCD, CID, MSn a UVPD na Orbitrap IQ-X Tribrid spektrometru umožňuje identifikaci diagnostických fragmentů pro strukturálně podobné sacharidové fosfáty. Tento přístup přináší spolehlivou diferenciaci izomerů i v komplexních vzorcích.

Reference