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系統(tǒng)生物學由代謝組學與基因組學、轉(zhuǎn)錄組學和蛋白質(zhì)組學組成。作為上述一系列微小變化的組學事件最終放大結(jié)果，研究目標為最下游代謝物的代謝組學更能直觀地反應(yīng)生物體系的狀態(tài)，因此吸引眾多科研工作者投身其中，樂此不疲。

但生物體系的代謝物是流動的，代謝流的目的是闡述生物體內(nèi)代謝網(wǎng)絡(luò)的一個時間依賴的變化過程，機體的代謝網(wǎng)絡(luò)循環(huán)遵循物質(zhì)守恒定律，某個代謝物增加的來源可能有兩種，上游產(chǎn)量增加或下游消耗降低。

定性代謝流分析方法

單一定性定量代謝物并不能將動態(tài)代謝物質(zhì)流通路勾勒完整，代謝流的分析相比于代謝組學，更能直擊生物學事件本質(zhì)。那對于定性代謝流，應(yīng)該如何進行分析呢？

其中強有力的分析方法為穩(wěn)定性同位素示蹤法，即將穩(wěn)定同位素標記（13C、15N等）引入生物系統(tǒng)，打上印記的示蹤物將引起下游代謝物的天然同位素模式發(fā)生改變，相當于也被不同程度地標記了，因此我們可以通過追蹤同位素組成發(fā)生變化的代謝物來挖掘潛在的代謝流通路。

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助力代謝流解決方案

定性代謝流面臨多種挑戰(zhàn)，在原始數(shù)據(jù)采集上，不可避免面臨同位素異數(shù)體的共流出、以及因標記同位素不同取代程度引起的跨度較大的豐度范圍，因此需要高分辨質(zhì)譜平臺來實現(xiàn)同位素的測量準度和精度以及寬動態(tài)范圍（圖1）；數(shù)據(jù)處理上，便捷、完整、高效以及生物途徑可視化的處理軟件是必需裝備。

圖1 甲硫氨酸A1離子簇在不同分辨率下的精細同位素分布（點擊查看大圖）

賽默飛世爾科技提供了解決上述難點的完美方案（圖2），硬件方面除了業(yè)內(nèi)口碑炸裂的Q Exactive系列外（最高分辨率為280000@ 200 m/z，動態(tài)范圍高達e^5），經(jīng)費充足的各位還可以選擇我們2018年新推出的小分子化合物分析的王牌儀器——三合一Orbitrap ID-X （詳解見《代謝至尊orbitrap ID-X！超高分辨，誰與爭鋒》），搭配新一代Compound Discover 3.0數(shù)據(jù)處理軟件，代謝組學和定性代謝流兩不耽誤，魚和熊掌也可兼得。

圖2 賽默飛助力代謝流解決方案（點擊查看大圖）

雙劍合璧

首先讓我們看看Compound Discoverer 3.0的定性代謝流的工作流程（圖3），同位素標記化合物的鑒定是基于非靶標地從未標記的對照樣品中提取化合物峰，通過未標記化合物峰鑒定出的元素組成，從同位素標記樣品中檢索鑒定對應(yīng)的同位素標記化合物，同時給出該化合物的同位素標記化合物交換率。

因此只要在未標記樣品中鑒定到的化合物，Compound Discoverer 3.0軟件就會進一步去分析該化合物在選定同位素下的標記情況，而由于軟件workflow設(shè)計的靈活性，可以在非靶向定性代謝流的工作流程的基礎(chǔ)上再搭配代謝組學必要模塊，從而實現(xiàn)魚和熊掌兼得。

圖3 Compound Discover 3.0定性代謝流的工作流程（點擊查看大圖）

如何用Compound Discoverer 3.0軟件進行定性代謝流分析？

1.首先，我們Compound Discoverer 3.0軟件的代謝網(wǎng)絡(luò)囊括了近400條機體代謝途徑，各位大大可以新增或在現(xiàn)有代謝網(wǎng)路架構(gòu)上，再搭建更細微的代謝網(wǎng)絡(luò)（圖4-A）。

2.接下來，將未標記對照樣品和同位素標記樣品導(dǎo)入Compound Discoverer 3.0，同時把同位素標記樣品的樣品類型設(shè)置為labeled（圖4-B）。

按照圖3所示的workflow提交數(shù)據(jù)處理序列，處理結(jié)果如圖4-C和4-D所示。各化合物的不同樣品中的同位素交換率可以顯示在代謝途徑中，也能直觀地用表格來分析。

3.圖4-C示例的己糖-6-磷酸有6個碳，因此被13C取代的可能性有7種，剔除沒有被13C替換的這種可能性，其余6種可能性相加得到的交換率總合稱為總交換率，總交換率可以用來構(gòu)建13C標記化合物的流向圖。

各位是否看完恍然大悟？由此看來我們Compound Discoverer 3.0軟件用于定性代謝流的使用非常方便呢。

圖4 Compound Discover3.0軟件定性代謝流分析示例（點擊查看大圖）

賽默飛總結(jié)語

穩(wěn)定性同位素示蹤代謝流對于機體動態(tài)代謝網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建以及未知代謝途徑的發(fā)現(xiàn)意義重大，選擇我們的代謝流解決方案，對于各位的代謝流工作可謂是如虎添翼，看官們有沒有一絲絲的激動和心動呢？快快聯(lián)系我們吧。

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