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生物碱代谢组

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。
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产品描述

  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。

 

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  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

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  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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