系统生物学由代谢组学与基因组学、转录组学和蛋白质组学组成。作为上述一系列微小变化的组学事件最终放大结果，研究目标为最下游代谢物的代谢组学更能直观地反应生物体系的状态，因此吸引众多科研工作者投身其中，乐此不疲。

但生物体系的代谢物是流动的，代谢流的目的是阐述生物体内代谢网络的一个时间依赖的变化过程，机体的代谢网络循环遵循物质守恒定律，某个代谢物增加的来源可能有两种，上游产量增加或下游消耗降低。

定性代谢流分析方法

单一定性定量代谢物并不能将动态代谢物质流通路勾勒完整，代谢流的分析相比于代谢组学，更能直击生物学事件本质。那对于定性代谢流，应该如何进行分析呢？

其中强有力的分析方法为稳定性同位素示踪法，即将稳定同位素标记（13C、15N等）引入生物系统，打上印记的示踪物将引起下游代谢物的天然同位素模式发生改变，相当于也被不同程度地标记了，因此我们可以通过追踪同位素组成发生变化的代谢物来挖掘潜在的代谢流通路。

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助力代谢流解决方案

定性代谢流面临多种挑战，在原始数据采集上，不可避免面临同位素异数体的共流出、以及因标记同位素不同取代程度引起的跨度较大的丰度范围，因此需要高分辨质谱平台来实现同位素的测量准度和精度以及宽动态范围（图1）；数据处理上，便捷、完整、高效以及生物途径可视化的处理软件是必需装备。

图1 甲硫氨酸A1离子簇在不同分辨率下的精细同位素分布（点击查看大图）

赛默飞世尔科技提供了解决上述难点的完美方案（图2），硬件方面除了业内口碑炸裂的Q Exactive系列外（最高分辨率为280000@ 200 m/z，动态范围高达e^5），经费充足的各位还可以选择我们2018年新推出的小分子化合物分析的王牌仪器——三合一Orbitrap ID-X （详解见《代谢至尊orbitrap ID-X！超高分辨，谁与争锋》），搭配新一代Compound Discover 3.0数据处理软件，代谢组学和定性代谢流两不耽误，鱼和熊掌也可兼得。

图2 赛默飞助力代谢流解决方案（点击查看大图）

双剑合璧

首先让我们看看Compound Discoverer 3.0的定性代谢流的工作流程（图3），同位素标记化合物的鉴定是基于非靶标地从未标记的对照样品中提取化合物峰，通过未标记化合物峰鉴定出的元素组成，从同位素标记样品中检索鉴定对应的同位素标记化合物，同时给出该化合物的同位素标记化合物交换率。

因此只要在未标记样品中鉴定到的化合物，Compound Discoverer 3.0软件就会进一步去分析该化合物在选定同位素下的标记情况，而由于软件workflow设计的灵活性，可以在非靶向定性代谢流的工作流程的基础上再搭配代谢组学必要模块，从而实现鱼和熊掌兼得。

图3 Compound Discover 3.0定性代谢流的工作流程（点击查看大图）

如何用Compound Discoverer 3.0软件进行定性代谢流分析？

1.首先，我们Compound Discoverer 3.0软件的代谢网络囊括了近400条机体代谢途径，各位大大可以新增或在现有代谢网路架构上，再搭建更细微的代谢网络（图4-A）。

2.接下来，将未标记对照样品和同位素标记样品导入Compound Discoverer 3.0，同时把同位素标记样品的样品类型设置为labeled（图4-B）。

按照图3所示的workflow提交数据处理序列，处理结果如图4-C和4-D所示。各化合物的不同样品中的同位素交换率可以显示在代谢途径中，也能直观地用表格来分析。

3.图4-C示例的己糖-6-磷酸有6个碳，因此被13C取代的可能性有7种，剔除没有被13C替换的这种可能性，其余6种可能性相加得到的交换率总合称为总交换率，总交换率可以用来构建13C标记化合物的流向图。

各位是否看完恍然大悟？由此看来我们Compound Discoverer 3.0软件用于定性代谢流的使用非常方便呢。

图4 Compound Discover3.0软件定性代谢流分析示例（点击查看大图）

赛默飞总结语

稳定性同位素示踪代谢流对于机体动态代谢网络的构建以及未知代谢途径的发现意义重大，选择我们的代谢流解决方案，对于各位的代谢流工作可谓是如虎添翼，看官们有没有一丝丝的激动和心动呢？快快联系我们吧。

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