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【客户文章】7篇文章，6本期刊，平均影响因子：9.1，助力GC-MS非靶向代谢组学研究
GC-MS非靶向与代谢组学的关系？
代谢组学是运用多种技术手段，研究生物体系中小分子代谢物（包括氨基酸、糖和磷酸糖、生物胺和脂质等）的种类、数量及变化规律的科学，是系统生物学的重要组成部分。其中GC-MS非靶向代谢组学是对生物体内源性代谢物进行系统全面的分析平台。气相色谱-质谱联用(GC-MS)技术因为其较为成熟、分辨率高、灵敏度高、重现性好，拥有大量标准质谱图数据库的特点，被大量地运用在植物、动物、微生物的研究中。随着信息科学和分析技术的发展，运用GC-MS非靶向代谢组学研究疾病机制和发现药物靶点的方法日趋成熟，其重要性也日益凸显。GC-MS非靶向代谢组学也在肿瘤、代谢性疾病等药物靶点、疾病机制研究和药物靶点发现中提供重要参考和启示。
GC-MS实现复杂代谢物的分离检测
GCMS是利用待分离的各物质之间在两相之中的分配系数，吸附能力以及熔沸点等理化性质进行分离，然后进入质谱检测器进行检测的这么一个过程，它具有高分辨，较宽的动态范围以及一定的扫描速度，用于有效定量定性分析一些复杂代谢组学样品。GC特有的分离性质也是后续进行数据解析以及分析的关键因素。电子轰击电离（EI）裂解模式也适合基于应用广泛的NIST库，Fiehn数据库以及GMD数据库等进行匹配解析，以识别鉴定化合物，并对其进行定量分析。
图1 | GC系统代谢组学研究的工作流程
GC-MS分析的样本优势
在GC-MS非靶向代谢组学方法分析样品时，对羟基、胺基、羧基等官能团进行衍生化有十分重要的作用，主要表现在：
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改善样品的气相色谱性质。如羟基、羧基等气相色谱特性不好。
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改善样品的热稳定性。
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改善样品的分子质量。分子量增大，有利于样品与基质的分离。
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改善样品的质谱行为。
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引入卤素或吸电子基团，样品可用CI检测，提高灵敏度。
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分离手性化合物。
对于GC-MS的衍生化方法鹿明生物常以硅烷化作为主要衍生方式。同时针对不同的样本需求，酰化(acylation) 烷基化(alkylation)也可作为衍生化的选择。
图2 | 大鼠肌肉组织样品代谢 0–3 天后的 GC-MS 色谱图（自上而下天数增加）.
X 轴为保留时间，Y 轴为强度（固定为1E9 计数）。
GC-MS非靶向代谢组学在生物学挖掘上的意义
代谢组学是继基因组学、转录组学和蛋白组学后出现的新兴学科,是系统生物学的重要组成部分。它通过定性鉴别和定量描述生物基质中小分子代谢物的表达与修饰变化来系统反馈生命体对自身机体调控或者外界环境扰动所做出的代谢应答。当前，GC-MS非靶向代谢组学已广泛应用于药理毒理,疾病发病机制和临床诊断,植物生长发育等研究领域并取得良好的进展。
图3 | GC-MS非靶向差异代谢物在生物学挖掘上的应用
鹿明生物在GC-MS非靶向代谢组学研究有着十分丰富的经验，依附于鹿明生物自建实验室仪器平台Agilent7890B-5977A 和Agilent7890B-5977B助力各位老师GC-MS非靶向代谢组学的研究课题。以下用鹿明生物7篇客户合作GC-MS非靶向代谢组学文章，平均影响因子：9.1，最高影响因子：23.054，来看GC-MS非靶向代谢组学在科研课题中的应用：
材料：人血清
影响因子：23.054
发表期刊：Circulation
主要运用鹿明生物技术：GC-MS非靶向代谢组学，UPLC-MS非靶向代谢组学
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研究内容：
本文为鹿明生物合作客户-复旦大学重点实验室在Circulation杂志发表的文章。作者首次对颗粒空气污染进行代谢组学分析的随机、双盲、交叉试验，以探索颗粒物质（PM）暴露对健康不良影响的生物学机制。
分析表明较高的PM暴露导致血清应激激素水平显著增加，作者观察到糖皮质激素、ACTH和CRH与高PM暴露相关，表明下丘脑-垂体-肾上腺轴和交感神经-肾上腺-髓质轴被激活。它们的激活可能对心血管有不良影响和相应代谢组影响。另外作者还观察到葡萄糖、氨基酸和脂质的变化与PM暴露水平的变化相关。
借助这些新发现，作者阐述了与PM2.5暴露相关的对健康有不良影响的潜在机制。表明在中国，室内空气净化是减少个人接触PM的实用方法。
02 植物根际微生物对开花时间影响的研究
材料：野生型和突变型拟南芥根系分泌物、根际土壤
影响因子：10.465
发表期刊：Microbiome
运用鹿明生物技术：GC-MS非靶向代谢组学
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研究内容：
本文由鹿明生物合作客户浙江工业大学环境学院陆涛博士团队在一区期刊Microbiome文章，通过整合GC-MS非靶标代谢组学和转录组测序数据，发现根际微生物群对植物关键功能的调控发挥重要作用，揭示了拟南芥根部微生物将色氨酸转化为植物激素吲哚乙酸从而延迟开花的代谢调控网络和作用机制。
03 代谢组学揭示暴露于ce纳米颗粒的菠菜植物的“隐形”响应
影响因子：7.149
期刊：Environmental Science & Technology
材料：菠菜叶片和根
运用鹿明生物技术：GC-MS非靶向代谢组学
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研究内容：
本文为鹿明生物合作客户南京大学环境学院污染控制与资源再利用国家重点实验室赵丽娟教授团队在Environmental Science & Technology期刊文章，通过整合表型和代谢组学分析，研究了氧化铈纳米粒与菠菜之间的相互作用。发现在表型特征没有变化的情况下，不同剂量的CeO2 NPs均可诱导叶和根的代谢重构，同时叶与根中的微量金属元素含量下降，这篇文章的结果有助于更好地理解引起的植物的内在表型和代谢组变化。
04 代谢组学揭示土壤中工程纳米材料暴露会改变土壤根际代谢物特征和玉米代谢途径
影响因子：6.08
期刊：Environmental Science Nano
材料：玉米根、叶片和土壤样品
运用鹿明生物技术：GC-MS非靶向代谢组学
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研究内容：
本文为鹿明生物合作客户南京大学赵丽娟老师课题组发表在Environmental Science Nano杂志的代谢组学研究文章。
本文使用GC-MS非靶向代谢组学平台，对叶、根和土壤进行非靶标代谢组学分析，对植物代谢和土壤化学进行全面表征，并使用代谢组学策略研究了玉米植物和土壤对工程纳米材料的反应，结果展示了一个在ENM暴露下玉米的叶，根和土壤中分子变化的全面视角，可以成为ENM风险评估的有力工具。
尤为重要的是，尽管没有直接在土壤中暴露，但植物叶片中可观察到更明显的代谢指纹谱变化，显示出植物传感和源自根区的应激信号传导的重要性。
研究结果表明土壤代谢组学可以成为识别ENM土壤生物反应的有力工具，并且本文所用的代谢组学研究方法为其他污染物的研究提供了非常好的研究思路。
05 代谢组学揭示黄瓜应对银纳米粒子诱导的氧化应激代谢重构
材料：黄瓜幼苗叶片
影响因子：7.149
发表期刊：Environmental Science & Technology
主要运用鹿明生物技术：GC-MS非靶向代谢组学
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研究内容：
本文是一篇非常典型的使用GC-MS非靶标代谢技术研究应激条件下植物代谢途径的文章，作者系统地研究了4周龄黄瓜叶片在AgNPs和Ag+离子诱导下发生的代谢途径重构，不仅考察了不同剂量水平Ag+离子暴露的影响，还特别研究了AgNPs纳米粒子对黄瓜代谢产物特异性的影响。作者对差异代谢物的研究十分深入，证据翔实，是一篇非常值得借鉴的非靶标代谢组学论文。
06 鸟氨酸δ-氨基转移酶通过介导氮素对小花发育和结实起至关重要的作用
材料：水稻
发表期刊：Plant Journal
影响影子：5.726
主要运用鹿明生物技术：GC-MS非靶向代谢组学
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研究内容：
本篇文章由鹿明生物合作客户中科院遗传与发育研究所程祝宽课题组在Plant Journal杂志发表的文章。作者通过非常详实且令人信服的细胞学数据和尿素补充实验，证实了OsOAT对水稻生殖过程有重要影响，这种影响在细胞形状、数量以及生殖器官（颖片、花药和籽粒）形态都有体现。而基于GC-MS的非靶标代谢组学技术，让这种影响从生物表型深入到分子层面，更深入地阐述了这一重要发现，并首次提出了其可能的影响机制，为水稻分子育种过程氮素再利用提供坚实的基础。
07 白灵菇菌丝体生理成熟过程中的代谢轮廓谱分析及潜在菌丝体指示因子的探索
材料：白灵菇
发表期刊：Frontiers in Microbiology
影响影子：4.259
主要运用鹿明生物技术：GC-MS非靶向代谢组学
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研究内容：
本文为鹿明生物合作客户中国农业科学院农业资源与农业区划研究所胡清秀博士团队在Frontiers in Microbiology发表的文章。文章报道通过GC-MS非靶标代谢分析，发现N-氨基甲酰基L-天冬氨酸（CA-asp）可作为评估菌丝体成熟度的潜在指标，揭示了白灵菇菌丝体生理成熟期的代谢调控网络变化机制。
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