Summary

質量分析イメージングによる サリックスアルバ 葉における異種生物学的代謝の研究

Published: June 15, 2020
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Summary

この方法は、異種生物薬にさらされたときに S.アルバ 葉の代謝プロセスを理解するために質量分析法イメージング(MSI)を使用しています。この方法により、特定の無傷組織内で、目的の化合物とその予測代謝産物の空間的局在化が可能になります。

Abstract

提示された方法は、異種生物薬にさらされたときに S.アルバ 葉の代謝プロファイルを確立するために質量分析イメージング(MSI)を使用しています。非標的アプローチを使用して、対象となる植物代謝産物および異種生物を特定し、植物組織に局在化して、特定の分布パターンを明らかにする。次いで、同定された異種生物由来の潜在的代謝産物(すなわち、異種物および共役体)のインシリコ予測が行われる。異種代謝産物が組織内に存在する場合、植物による変化に関与する酵素の種類が記録される。これらの結果は、葉の異種蓄積に応答して S.アルバ 葉で起こる生物学的反応の異なるタイプを記述するために使用された。代謝物は2世代で予測され、葉組織の異種生物を変換するための連続した生物学的反応の文書化を可能にした。

Introduction

ゼノビオティックは、人間の活動のために世界中に広く分布しています。これらの化合物のいくつかは、水溶性であり、土壌1によって吸収され、植物組織2、3、4に蓄積すると食物連鎖に入。植物は、他の生物の餌食である昆虫や草食動物によって食べられます。いくつかの異種生物の摂取と植物の健康への影響は5、6、7、8と記載されていますが最近では組織レベル9で説明されています。したがって、ゼノビオティックの代謝がどこでどのように起こるのか、または特定の植物代謝産物が特定の組織10における異種生物蓄積に相関しているかどうかはまだ不明である。さらに、ほとんどの研究は、植物の異種生物製剤とその代謝産物の代謝を見落としているので、植物組織におけるこれらの反応についてはほとんど知られていない。

ここで提案されるのが、反応の基質および生成物の組織局在化に関連付けることができる生体試料中の酵素反応を調査する方法である。この方法は、分析が非標的であり、目的の分析対象のカスタムリストを使用して調査することができるので、1つの実験で生物学的サンプルの完全な代謝プロファイルを描くことができます。提供された候補のリストは、元のデータセットで追跡されます。目的の1つまたは複数の検体がサンプルに記載されている場合、特定の組織局在化は、関連する生物学的プロセスに関する重要な情報を提供することができる。その後、対象の検体を関連する生物学的法則を使用して、インシリコで修飾して、可能な製品/代謝産物を検索することができます。得られた代謝産物のリストは、関与する酵素を同定し、組織の反応を局所化することによって元のデータを分析するために使用され、発生する代謝過程を理解するのに役立ちます。他の方法は、生物学的サンプルで発生する反応の種類、目的の化合物の局在化、およびそれらの関連代謝産物に関する情報を提供しません。この方法は、新鮮で無傷の組織が利用可能であり、関心のある化合物をイオン化することができると、任意の種類の生物学的材料に使用することができます。提案された議定書はVilletteら12 で出版され、科学界が使用するためにここに詳述されている。

Protocol

1. サンプル準備 生物学的サンプルを入手し、それを新鮮でそのまま保つ(例えば、チューブに強制しないでください)か、それを凍結してください。提案されたプロトコルは、特定の組織の化合物を局所化するために、あらゆる種類の固体生物学的サンプル(すなわち、植物、動物、またはヒト組織)に適用される。 クライオミクロトームを-20°Cに冷却します。 サンプルホルダー?…

Representative Results

このプロトコルは、環境中の異種生物剤にさらされたS.アルバの木から採取された新鮮な葉に適用された。このプロセスを図1に示します。最初のステップは、目的のサンプルの薄いスライスを準備することです。植物サンプルは、組織が不均一であり、水や空気を含むことができるため、動物のサンプルよりも切断が困難であることが多いです。この難易度は、?…

Discussion

このプロトコルの重要な部分はサンプルの準備です: サンプルはソフトで、そのままでなければなりません。サンプルの温度と厚さは、試験したサンプルの種類によって異なる場合がありますので、切断は最も困難な部分です。動物組織は通常均質で、切りやすくなる。植物サンプルは、多くの場合、異なる構造を組み込むため、ブレードが柔らかい、硬い、または空の血管組織に遭遇する?…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

チャールズ・ピノー、メラニー・ラガリグ、レジス・ラヴィーンの皆様に、植物サンプルのMALDIイメージングのサンプル調製に関するヒントやコツをお願いします。

Materials

Cover slips Bruker Daltonics 267942
Cryomicrotome Thermo Scientific
Excel Microsoft corporation
flexImaging Bruker Daltonics
ftmsControl Bruker Daltonics
GTX primescan GX Microscopes
HCCA MALDI matrix Bruker Daltonics 8201344
ImagePrep Bruker Daltonics
ITO-coated slides Bruker Daltonics 237001
M1-embedding matrix ThermoScientific 1310
Metabolite Predict Bruker Daltonics
Metaboscape Bruker Daltonics
Methanol Fisher Chemicals No specific reference needed
MX 35 Ultra blades Thermo Scientific 15835682
Plastic molds No specific reference needed
SCiLS Lab Bruker Daltonics
SolariX XR 7Tesla Bruker Daltonics The method proposed is not limited to this instrument
Spray sheets for ImagePrep Bruker Daltonics 8261614
TFA Sigma Aldrich No specific reference needed

References

  1. Zhang, D., Gersberg, R. M., Ng, W. J., Tan, S. K. Removal of pharmaceuticals and personal care products in aquatic plant-based systems: A review. Environmental Pollution. 184, 620-639 (2014).
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Cite This Article
Villette, C., Maurer, L., Heintz, D. Investigation of Xenobiotics Metabolism In Salix alba Leaves via Mass Spectrometry Imaging. J. Vis. Exp. (160), e61011, doi:10.3791/61011 (2020).

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