Bruker MRMS Applications Handbook

Význam tématu

Význam zmapování prostorového rozložení metabolitů v pletivech rostlin spočívá v lepším pochopení jejich biosyntetických drah, fyziologie a adaptace na okolní podmínky. Ginkgo biloba představuje důležitý model pro studium bioaktivních látek s farmakologickými vlastnostmi a dřívější metody vyžadovaly homogenizaci vzorku bez zachování prostorové informace.

Cíle a přehled studie

Cílem studie bylo využít techniky MALDI Imaging k vizualizaci prostorového rozložení klíčových metabolitů v průřezech listů Ginkgo biloba. Studie porovnávala výkon dvou zobrazovacích platforem – ultrafleXtreme MALDI-TOF/TOF a solariX 7T MRMS – a optimalizovala výběr organických matric a způsob jejich nanášení.

Použitá metodika a instrumentace

Čerstvé listy Ginkgo biloba byly zabudovány do 10 % želatinového média, zamraženy a v kryostatu nařezány na 16 µm sekce, které byly uloženy na ITO-skleněné podložky a vysušeny. Nanášení matric DHB, CHCA a 9-AA probíhalo vlhkým sprejem z vlastnoručně upraveného aerosólového rozprašovače nebo suchou sublimací. Zobrazování bylo prováděno na solariX MRMS s 7T magnetem a Smartbeam II laserem při prostorovém rozlišení 50 µm a na ultrafleXtreme MALDI-TOF/TOF.

Hlavní výsledky a diskuse

Optimalizace potvrdila, že v pozitivním módu poskytuje nejlepší spektrální citlivost matrix DHB při mokrém nanášení. Byly detekovány a lokalizovány flavonoidové glykosidy, biflavonoidy, ginkgolidy, biginkgosidy a lipidové dimery flavonoidů v různých vrstvách listu (povrch epidermis, mezofyl a sekretorní dutiny). V negativním módu s 9-AA se dařilo sledovat flavonoidní aglykonové formy. SolariX MRMS zajistil sub-ppm přesnost hmotnosti, která usnadnila identifikaci molekul ve složitých rostlinných matricích.

Přínosy a praktické využití metody

Label free zobrazování pomocí MALDI Imaging umožňuje rychlé zmapování distribuce stovek metabolitů ve tkáních bez potřeby značení. Metoda nachází uplatnění ve fytofyzii, šlechtění rostlin, farmakognosii a vývoji rostlinných bioaktivních látek.

Budoucí trendy a možnosti využití

Prostorové zobrazování lze rozšířit o iontovou mobilitu pro rozlišení izomerů a glykoformů, 3D rekonstrukce celého listu, integraci s optickou či elektronovou mikroskopií a vysokopropustné srovnávací studie genotypů či dynamické zobrazování odpovědí na stresory.

Závěr

Studie potvrdila, že MALDI Imaging je vysoce efektivní pro neterminované mapování prostorové distribuce metabolitů v rostlinných vzorcích. Kombinace ultrafleXtreme a solariX MRMS poskytuje rychlou optimalizaci a precizní analýzu složitých rostlinných struktur.

Reference

• Li B et al. High-resolution imaging of plant metabolome by MALDI-MRMS. Plant Cell Environ. 2020.
• Gershenzon J, Maffei M. Handbook of Plant Metabolomics. Wiley. 2014.
• Powers R. MALDI Imaging Mass Spectrometry of Biological Tissues. Annu Rev Anal Chem. 2013;6: 329–354.
• Lee YJ et al. Comparative Imaging of Plant Metabolites by MALDI. Front Plant Sci. 2015;6: 74.