Rapid Structural Elucidation of Lipids Including C=C Positions Using Dual-Polarity CID/OAD in a Single LC-MS Run

Význam tématu

Lipidy představují základní stavební kameny buněčných membrán, zdroje energie a účastníky signálních drah. Poloha dvojných vazeb v mastných kyselinách výrazně ovlivňuje jejich fyzikálně-chemické vlastnosti, interakce s enzymy i biologickou aktivitu. Přesné určení těchto vazeb je proto zásadní pro lepší porozumění mechanismům udržení lipidové homeostázy a jejich změn v patologických stavech.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem prezentované studie je demonstrovat kombinaci sekundárních fragmentačních režimů CID a OAD s rychlým přepínáním polarity v jednom LC-MS měření. Tato strategie umožňuje komplexní strukturní charakterizaci fosfatidylcholinů (PC) v extraktu jater myši, včetně stanovení délek řetězců, pozic lipidových izomerů a přesných poloh C=C dvojných vazeb.

Použitá metodika a instrumentace

Pro extrakci lipidů byly homogenizovány játra myši, následovalo vysrážení v metanolu, extrakce chloroformem a separace vodné fáze centrifugací. Analýza proběhla na systému Nexera X3 spojeném s LCMS-9050 vybaveným OAD RADICAL SOURCE I. Klíčové parametry:

• Kolona: Shim-pack Scepter Claris 100×2,1 mm, částice 1,9 µm
• Mobilní fáze A: 20 mM amonná forma, B: ACN/IPA (1:1)
• Průtok 0,3 mL/min, teplota kolony 40 °C
• Polarity switching: pozitivní/negativní ionizace, CE 25 V (pozitivně), 35 V (negativně)
• Rozsah m/z 100–1000, doba měření 20 min

Hlavní výsledky a diskuse

Ve stejném chromatografickém běhu byla detekována PC 36:4 jako [M+H]+ (m/z 782,5695) a [M+HCOO]− (m/z 826,5604). Negativní režim CID prokázal složení mastných kyselin (C18:3, C18:2, C18:1 u píku A; C20:4, C16:0 u píku B) a uspořádání sn-pozic. Pozitivní OAD generoval neutral loss fragmenty specifické pro polohu C=C, které vyjasnily, že směs obsahuje izomery PC 18:2/18:2, PC 18:3/18:1 a PC 16:0/20:4. Tyto informační toky se vzájemně doplnily bez potřeby chemického značení či samostatných analýz.

Přínosy a praktické využití metody

• Jeden LC-MS běh pokrývá pozitivní i negativní ionizaci.
• Simultánní CID/OAD odhaluje jak mastné kyseliny, tak polohu C=C.
• Bez nutnosti prederivátování vzorku, vyšší průchodnost laboratoře.
• Vhodné pro neprojektivní lipidomické studie a biomarkerový výzkum.

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se rozšíření aplikace OAD na další třídy lipidů, vysoce propustné lipidomiky v klinickém prostředí a integrace s pokročilou výpočetní analýzou pro automatické rozpoznávání strukturních izomerů. Dále je perspektivní kombinace s ion mobility spektrometrií za účelem separace isobarických forem.

Závěr

Popsaná metoda efektivně kombinuje rychlé přepínání polarity s duálními fragmentačními režimy CID/OAD. Jednotlivé fragmenty poskytují kompletní informace o hlavičce fosfatidylcholinu, složení mastných kyselin i polohách dvojných vazeb v jediném LC-MS běhu.

Reference

• H. Uchino, H. Tsugawa, H. Takahashi, M. Arita, Computational mass spectrometry accelerates C=C position-resolved untargeted lipidomics using oxygen attachment dissociation, Communications Chemistry, 5, 162 (2022)
• K. Ekroos et al., Charting molecular composition of phosphatidylcholines by fatty acid scanning and ion trap MS3 fragmentation, Journal of Lipid Research, 44, 2181 (2003)