view in publisher's site

Stable isotope N -phosphoryl amino acids labeling for quantitative profiling of amine-containing metabolites using liquid chromatography mass spectrometry

Highlights•A novel stable isotope labeling strategy based on organic phosphorus chemistry is introduced.•The chiral metabolites could be converted to diastereomers and separated on C18 reversed-phase column.•The ionization efficiency in ESI processes and chromatographic separations of hydrophilic metabolites are improved.•The chirality of labeled enantiomers can be determined by using different detectors such as 31P NMR, UV, and MS.•The practical applicability is investigated for quantitative profiling of amine-containing metabolites in urine.AbstractStable isotope chemical labeling liquid chromatography-mass spectrometry (LC-MS) is a powerful strategy for comprehensive metabolomics profiling, which can improve metabolites coverage and quantitative information for exploration of metabolic regulation in complex biological systems. In the current work, a novel stable isotope N-phosphoryl amino acids labeling strategy (SIPAL) has been successful developed for quantitative profiling of amine-containing metabolites in urine based on organic phosphorus chemistry. Two isotopic reagents, 16O2- and 18O2-N-diisopropyl phosphoryl l-alanine N-hydroxysuccinimide esters (16O/18O-DIPP-L-Ala-NHS), were firstly synthesized in high yields for labeling the amine-containing metabolites. The performance of SIPAL strategy was tested by analyzing standard samples including 20 l-amino acids, 10 d-amino acids and small peptides by using LC-MS. We observed highly efficient and selective labeling for SIPAL strategy within 15 min in a one-pot derivatization reaction under aqueous reaction conditions. The introduction of a neutral phosphate group at N-terminus can increase the proton affinity and overall hydrophobicity of targeted metabolites, leading to the better ionization efficiency in electrospray ionization processes and chromatographic separations of hydrophilic metabolites on reversed-phase column. Furthermore, the chiral metabolites, such as d-amino acids, could be converted to diastereomers after SIPAL and successfully separated on regular reversed-phase column. The chirality of labeled enantiomers can be determined by using different detection methods such as 31P NMR, UV, and MS, demonstrating the potential application of SIPAL strategy. In addition, absolute quantification of chiral metabolites in biological samples can be easily achieved by using SIPAL strategy. For this purpose, urine samples collected from a healthy volunteer were analyzed by using LC-ESI-Orbitrap MS. Over 300 pairs of different amine-containing metabolites have been manually identified with high relative abundance (signal-to-noise ratios greater than 10). Finally, a standard peptide could be relatively quantified by using SIPAL strategy in combination with MALDI-TOF MS, suggesting the potential application of this strategy for quantitative proteomics.Graphical abstractDownload : Download high-res image (212KB)Download : Download full-size image

ایزوتوپ پایدار N - آمینو اسیدها به برچسب گذاری کمی از متابولیت های حاوی آمین با استفاده از طیف‌سنجی جرمی کروماتوگرافی مایع

نکات مهم: یک ایزوتوپ ثابت مانده از استراتژی مبتنی بر شیمی فسفر آلی معرفی می‌شود. متابولیت های کایرال می‌تواند به diastereomers تبدیل شود و از ستون معکوس C۱۸ جدا شود. یونیزاسیون غلظت در فرآیندهای ESI و chromatographic separations از متابولیت های hydrophilic بهبود یافت. قابلیت کاربرد عملی برای profiling کمی از متابولیت های حاوی آمین ها در isotope ractStable NMR، and liquid - - MS)یک استراتژی قدرتمند برای مشخصات دقیق metabolomics liquid است، که می‌تواند پوشش متابولیت ها و اطلاعات کمی برای کشف مقررات متابولیک در سیستم‌های بیولوژیکی پیچیده را بهبود بخشد. در کار فعلی، یک ایزوتوپ ثابت novel N - آمینو اسیدها به استراتژی (SIPAL)برای profiling کمی از متابولیت های حاوی آمین ها در ادرار براساس شیمی آلی فسفر، توسعه‌یافته است. دو معرف‌های isotopic، ۱۶ اکسیژن و ۱۸ اکسیژن - متیل diisopropyl استرها (۱۶ O / ۱۸ o - DIPP - L)، ابتدا در بازده بالا برای برچسب زدن متابولیت های حاوی آمین سنتز شدند. عملکرد استراتژی SIPAL با آنالیز نمونه‌های استاندارد شامل ۲۰ آمینو اسید، ۱۰ d - آمینو اسید و پپتیدهای کوچک با استفاده از LC LC تست شد. معرفی یک گروه فسفات خنثی در پایانه N می‌تواند اتصال پروتون و آبگریزی کلی متابولیت های هدفمند را افزایش دهد، که منجر به کارایی یونیزاسیون در electrospray یونیزاسیون و separations chromatographic of hydrophilic بر روی ستون فاز معکوس می‌شود. علاوه بر این، متابولیت های کایرال، مانند آمینو اسیدها، می‌توانند بعد از SIPAL به diastereomers تبدیل شوند و با موفقیت به ستون منظم فاز معکوس جدا شوند. کایرالیته of برچسب دار می‌تواند با استفاده از روش‌های تشخیص متفاوت مثل ۳۱ P NMR، UV و MS تعیین شود، که کاربرد بالقوه استراتژی SIPAL را نشان می‌دهد. علاوه بر این، تعیین مقدار متابولیت های کایرال در نمونه‌های زیستی را می توان به راحتی با استفاده از استراتژی SIPAL به دست آورد. برای این منظور، نمونه‌های ادرار جمع‌آوری‌شده از یک داوطلب سالم با استفاده از MS - ESI - MS آنالیز شدند. در نهایت، یک پپتید استاندارد می‌تواند با استفاده از استراتژی SIPAL در ترکیب با MS - TOF MS تعیین شود، که کاربرد بالقوه این استراتژی را برای proteomics.Grap کمی abstractDownload نشان می‌دهد: یک تصویر با اندازه بالا دانلود کنید.

ترجمه شده با

Download PDF سفارش ترجمه این مقاله این مقاله را خودتان با کمک ترجمه کنید
سفارش ترجمه مقاله و کتاب - شروع کنید

95/12/18 - با استفاده از افزونه دانلود فایرفاکس و کروم٬ چکیده مقالات به صورت خودکار تشخیص داده شده و دکمه دانلود فری‌پیپر در صفحه چکیده نمایش داده می شود.