Application of GC Orbitrap mass spectrometry for untargeted metabolomics of pathogenic microorganisms

Aplikace | 2016 | Thermo Fisher ScientificInstrumentace
GC/MSD, GC/MS/MS, GC/HRMS, GC/Orbitrap
Zaměření
Metabolomika, Klinická analýza
Výrobce
Thermo Fisher Scientific

Význam tématu


Patogenní mikroorganismy a jejich biofilmy představují zásadní zdravotní výzvu vzhledem k rostoucí rezistenci na antibiotika a vysoké úmrtnosti. Metabolomická analýza interakcí mezi houbou Candida albicans a bakterií Staphylococcus aureus může odhalit klíčové biochemické dráhy, které podmiňují synergii a zvýšenou virulenci.

Cíle a přehled studie / článku


  • Cíl: Zjistit metabolické změny při soužití C albicans a S aureus pomocí neřízené GC-Orbitrap HRMS.
  • Studie zahrnovala analýzu kultivačních médií i buněčných extraktů jednotlivě i v ko-kultuře.
  • Statistická analýza: PCA, Volcano ploty, porovnání fold-change a p-hodnot.

Použitá metodika


Vzorky byly extrahovány, následně derivatizovány methoximací a silylací ke zvýšení volatility metabolitů. GC-MS analýza probíhala v režimu full-scan s elektronovou ionizací. Data zpracována v Compound Discoverer a TraceFinder pro detekci, dekonvoluci, identifikaci a semikvantifikaci.

Použitá instrumentace


  • GC: Thermo Scientific TRACE 1310, kolona TraceGOLD TG-5Sil MS (30 m x 0.25 mm x 0.25 µm).
  • Autosampler: Thermo Scientific TriPlus RSH robotický systém.
  • MS: Thermo Scientific Q Exactive GC Orbitrap, EI, full-scan 50–650 Da, rozlišení 60000 při m/z 200, interní lock mass.

Hlavní výsledky a diskuse


  • PCA jasně oddělila mediální vzorky od buněčných extraktů a identifikovala odlišné klustery ko-kultury.
  • Detekováno přes 17000 chromatografických funkcí, významné variace glycinů, myo-inositolu a sedoheptulóza-7-fosfátu.
  • Sedoheptulóza-7-fosfát byla významně zvýšena v ko-kultuře, naznačuje roli v interakcích C albicans a S aureus.

Přínosy a praktické využití metody


Neřízená GC-Orbitrap metabolomika nabízí vysokou citlivost a selektivitu pro široké spektrum nízkomolekulárních metabolitů v komplexních biologických systémech. Metoda umožňuje urychlené objevování biomarkerů a potenciálních cílových látek ve vývoji antimikrobiálních strategií.

Budoucí trendy a možnosti využití


  • Integrace GC-MS dat s dalšími omickými přístupy (proteomika, lipidomika).
  • Vyšší throughput pomocí kapilárních GC modulů a automatizovaných příprav.
  • Personalizovaná diagnostika infeakcí na základě metabolického profilu pacientů.

Závěr


Popsané workflow kombinuje GC-Orbitrap vysoké rozlišení s pokročilým softwarovým zpracováním, což poskytuje reprodukovatelné, plnoskenovací studie neřízené metabolomiky patogenních biofilmů. Metoda nabízí cenný nástroj pro hlubší pochopení mikrobiálních interakcí a vývoj nových léčebných přístupů.

Reference


  • Crump JA, Collignon PJ. Intravascular catheter-associated infections. Eur J Clin Microbiol Infect Dis. 2000;19:1–8.
  • Carlson EC. Synergism of Candida albicans and Staphylococcus aureus on mouse mortality. Zentralbl Bakteriol Mikrobiol Hyg A. 1988;269:377–386.
  • Morales DK, Hogan DA. Candida albicans Interactions with Bacteria in the Context of Human Health and Disease. PLoS Pathog. 2010;6(4):e1000886.
  • Weidt S, Haggarty J, Kean R, Cojocariu CI, Silcock PJ, Rajendran R, Ramage G, Burgess KEV. A novel targeted/untargeted GC-Orbitrap metabolomics methodology applied to Candida albicans and Staphylococcus aureus biofilms. Metabolomics. 2016;doi:10.1007/s11306-016-1134-2.
  • Dunn WB et al. Procedures for large-scale metabolic profiling of serum and plasma using gas chromatography and liquid chromatography coupled to mass spectrometry. Nat Protoc. 2011;6(7):1060–1083.
  • Thermo Fisher Scientific. Untargeted Metabolomics Using Orbitrap-Based GC-MS, Application Note AN10457, 2015.

Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.

PDF verze ke stažení a čtení
 

Podobná PDF

Application of GC Orbitrap mass spectrometry for untargeted metabolomics of pathogenic microorganisms
Application of GC Orbitrap Mass Spectrometry for Untargeted Metabolomics of Pathogenic Microorganisms
Simplified molecular imaging analysis of excreted microbial metabolites using a benchtop MALDI-TOF system
Understanding synthetic biology using the Q Exactive GC Orbitrap GC-MS/MS system and high-resolution, accuratemass metabolomics library for untargeted metabolomics