代谢组学相关--生物碱代谢组

1.产品简介

　　生物碱是一类含氮有机化合物，大多有较复杂的环状结构和碱性特点。其具有良好的抗菌、抗病毒、抗肿瘤、平喘、镇静等功能，是药物的有效成分。基于LC-MS/MS的高通量物质检测分析技术，检测分析生物碱类物质，系统性研究生物碱代谢特性与生物体生命活动的关系，进而阐明相关生命活动机理。

　　应用方向：

　　◆ 样本生物碱代谢物成分、代谢通路分析

　　◆ 植物抗菌、抗虫、抗病毒等生物学功能研究

　　◆ 生物碱抗肿瘤、消炎、抗病毒等药物机理研究

　　◆ 生物碱类药用植物鉴别、质量评价、资源保护和品种选育

　　2.技术路线

　　技术优势：

　　◆ 自主构建生物碱代谢物数据库，包含16大类以上生物碱种类

　　◆ 自主研发二级谱匹配方法，项目样本物质二级谱与公司数据库二级谱逐一智能匹配

　　◆ 三重四级杆MRM模式，准确检测物质相对含量

　　3.样品要求

　　1.取样建议

　　a. 叶片、茎、花等组织，取下后立即放入液氮中速冻2min以上，然后转移到-80℃保存，避免反复冻融。较大叶片需要用剪刀快速剪碎。

　　b. 地下组织(根、块茎等)，将分离出的样本快速用灭菌水清洗，吸水纸吸走多余的水分后，立即放入液氮中速冻2min以上，然后转移到-80℃保存。块根等组织，需要切成 1-2cm 大小块状。

　　c. 果肉、果皮组织，如果野外现场不具备分离条件，需尽快(30min内)转移至室内，低温条件下将分离果皮或果肉切成 1-2cm 块状，立即放入液氮中速冻2min以上，然后转移到-80℃保存。

　　d. 细胞样本，取样后离心去除培养基，立即放入液氮中速冻2min以上，转移到-80℃保存。

　　2.混合取样

　　取样时为了保证样品的准确性和减少系统误差，每份样品选取 3 株以上长势一致的材料混样。以水稻叶片为例：取同一时期，表型基本一致的同一部位1片叶片，同时取6株，放入10ml离心管中，迅速放入液氮中。

　　3.样品量与生物学重复

　　a.每份样品取鲜样不低于3g，干样不低于1g，细胞样品细胞量不低于107。

　　b.每组至少3个生物学重复，准备备份。

　　4.储存与运输

　　-80℃保存，足量干冰运输，避免反复冻融，干冰建议用量 5kg/天(根据样本运输需要时间计算)。

　　4.案例分析

　　案例分析：喜树中喜树碱合成的多通路(非对应异构体)合成途径研究

　　喜树碱是单萜吲哚类生物碱，可用于生产半合成抗癌药物。研究人员利用转录组表达数据结合反向遗传学、生物化学和代谢组学方法，研究了喜树中喜树碱的合成。通过RNAi使吲哚和裂环烯醚萜(单萜)化合物合成所需酶基因沉默，确定了这些化合物合成途径相关基因在根部转录水平的变化。对野生型和RNAi植株代谢物分析和标记研究确定了未知代谢步骤的可能中间代谢物，并发现几乎所有的喜树碱途径中间代谢物均存在多种异构体。与先前研究的合成MIA植物不同，喜树不通过3-α(S)-异胡豆苷作为其关键MIA中间代谢物，而是通过另外的裂环烯醚萜途径合成多种strictosidinic acid异构体。NMR分析表明，两大strictosidinic acid异构体是在糖基化C21位置的(R)和(S)异构体。整个代谢通路存在的多个非对映体与它们在合成过程(最终被分解为去糖基化的单一喜树碱异构体之前的步骤)中的作用是一致的。研究发现了C. acuminata 中存在的喜树碱生物合成“非对应异构体”模式途径，其与之前研究的MIA途径有本质区别。

C.acuminata中喜树碱生物合成途径模型

喜树碱合成途径的开环烯醚萜分支候选基因表达的聚类分析热图

野生型、CYC1-RNAi和TDC1-RNAi植珠不同组织中代谢物含量水平

　　5.参考文献：

　　Radin Sadre , Maria Magallanes-Lundback , Sujana Pradhan, Vonny Salim, Alex Mesberg, A. Daniel Jones and Dean DellaPenna. Metabolite diversity in alkaloid biosynthesis: A multi-lane (diastereomer) highway for camptothecin synthesis in Camptotheca acuminata. Plant Cell. 2016. 28(8):1926-44.

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