Lipidomik

Klassen biogener Lipide

Lipidomik (englisch Lipidomics) bezeichnet in der Biochemie die Forschung zur Untersuchung aller Lipide, die in einer Zelle oder einem Organismus vorkommen. Die Bezeichnung wurde 2003 von X. Han und J. Gross geprägt.[1][2] Die Lipidomik ist ein Teilgebiet der Metabolomik. Sie ist vergleichbar der Proteomik, die sich mit der Erforschung aller vorkommenden Proteine im Organismus und der Zelle beschäftigt.

Ziel

Ziel und Aufgabenstellung der Forschung auf dem Gebiet der Lipidomik ist die Rolle der Lipide in vielen Stoffwechselerkrankungen wie Adipositas, Atherosklerose, Schlaganfall, Bluthochdruck und Diabetes mellitus festzustellen. Das schnell wachsende Gebiet der Lipidomik ergänzt die Gebiete der Genomik und Proteomik und macht mit ihnen die Systembiologie aus.[3][4]

Inhalte und Methodik

Inhalt dieser subdisziplinären Wissenschaft ist sowohl die Erfassung aller Lipide als auch die Bestimmung ihrer Funktionen und Protein-Lipid-Interaktionen im biologischen, physiologischen oder physikalischen Kontext. In der Lipidomik werden zur Charakterisierung der Lipide vielfältige Techniken eingesetzt wie die Massenspektroskopie (MS)[5][6], Kernspinresonanzspektroskopie (NMR), Fluoreszenzspektroskopie, Fluoreszenzspektroskopie und Duale Polarisationsinterferometrie. Besonders geeignet erscheinen massenspektroskopische Methoden, die eine hohe Sensitivität aufweisen und bei denen durch die Ionisation der Moleküle diese nicht zum Großteil zerfallen. Eine geeignete und sanfte Ionisationsmethode ist hierfür die Nano-Elektrospray-Ionisations-Massenspektrometrie.[7] Auch kommen bei der Lipidomik systembiologische Methoden des Hochdurchsatzes und der Bioinformatik[8] zum Einsatz.

Die Untersuchungen in der Lipidomik beginnen meistens mit einer Extraktion der Lipide mit einer Mischung von Chloroform und Methanol nach Bligh und Dyer aus dem Jahr 1959.[9] Anschließend erfolgt oftmals eine Trennung der Lipide per Hochleistungsflüssigkeitschromatographie (HPLC).[10][11]

Literatur

  • R. W. Gross: The evolution of lipidomics through space and time. In: Biochimica et Biophysica Acta. Band 1862, Nummer 8, 08 2017, S. 731–739, doi:10.1016/j.bbalip.2017.04.006, PMID 28457845, PMC 5501277 (freier Volltext).
  • A. Triebl, J. Hartler, M. Trötzmüller, H. C Köfeler: Lipidomics: Prospects from a technological perspective. In: Biochimica et Biophysica Acta. Band 1862, Nummer 8, 08 2017, S. 740–746, doi:10.1016/j.bbalip.2017.03.004, PMID 28341148.
  • T. A. Lydic, Y. H. Goo: Lipidomics unveils the complexity of the lipidome in metabolic diseases. In: Clinical and translational medicine. Band 7, Nummer 1, Januar 2018, S. 4, doi:10.1186/s40169-018-0182-9, PMID 29374337.

Einzelnachweise

  1. ↑ X. Han, R. W. Gross: Global analyses of cellular lipidomes directly from crude extracts of biological samples by ESI mass spectrometry: a bridge to lipidomics. In: Journal of lipid research. Band 44, Nummer 6, Juni 2003, S. 1071–1079, doi:10.1194/jlr.R300004-JLR200, PMID 12671038.
  2. ↑ Kim Ekroos (Hrsg.): Lipidomics: technologies and applications. Wiley-VCH-Verlag, Weinheim 2012, ISBN 978-3-527-33098-0.
  3. ↑ X. Han: Neurolipidomics: challenges and developments. In: Front. Biosci. 12, 2007, S. 2601–2615. doi:10.2741/2258. PMC 2141543 (freier Volltext). PMID 17127266.
  4. ↑ A. E. Rolim, R. Henrique-Araújo, E. G. Ferraz, F. K. de Araújo Alves Dultra, L. G. Fernandez: Lipidomics in the study of lipid metabolism: Current perspectives in the omic sciences. In: Gene. 554(2), 24. Okt 2014, S. 131–139. PMID 25445283.
  5. ↑ A. D. Watson: Thematic review series: systems biology approaches to metabolic and cardiovascular disorders. Lipidomics: a global approach to lipid analysis in biological systems. In: Journal of lipid research. Band 47, Nummer 10, Oktober 2006, S. 2101–2111, doi:10.1194/jlr.R600022-JLR200, PMID 16902246.
  6. ↑ T. Hu, J. L. Zhang: Mass-spectrometry-based lipidomics. In: Journal of separation science. Band 41, Nummer 1, Januar 2018, S. 351–372, doi:10.1002/jssc.201700709, PMID 28859259.
  7. ↑ Britta Brügger, Mathias Haag, Felix Wieland: Lipidomics von Zellen, Organellen und Viren. In: Biospektrum. Juli 2008.
  8. ↑ H. Tsugawa, K. Ikeda, M. Arita: The importance of bioinformatics for connecting data-driven lipidomics and biological insights. In: Biochimica et Biophysica Acta. Band 1862, Nummer 8, 08 2017, S. 762–765, doi:10.1016/j.bbalip.2017.05.006, PMID 28514647.
  9. ↑ E. G. Bligh, W. J. Dyer: A rapid method of total lipid extraction and purification. In: Canadian journal of biochemistry and physiology. Band 37, Nummer 8, August 1959, S. 911–917, doi:10.1139/o59-099, PMID 13671378.
  10. ↑ M. R. Wenk: The emerging field of lipidomics. In: Nature reviews. Drug discovery. Band 4, Nummer 7, Juli 2005, S. 594–610, doi:10.1038/nrd1776, PMID 16052242.
  11. ↑ K. Jurowski, K. Kochan, J. Walczak, M. Barańska, W. Piekoszewski, B. Buszewski: Analytical Techniques in Lipidomics: State of the Art. In: Critical reviews in analytical chemistry. Band 47, Nummer 5, September 2017, S. 418–437, doi:10.1080/10408347.2017.1310613, PMID 28340309.