MAKALAH BIOLOGI MOLEKULER KLASIFIKASI, KLASIFIKASI, STRUKTUR, DAN ANALISIS LIPID
Dibuat Oleh:
Faracitra Akuwalifah K.
1406607861
Felix Oktavianto
1406568652
Inne Puspita Sari
1406608076
Justin Edgar
14065733854
Rickson Mauricio
1406575906
Stella Faustine Loandy
1406564830
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS INDONESIA DEPOK 2015
KATA PENGANTAR Segala puji dan syukur penulis panjatkan ke hadirat Allah Yang Maha Esa atas limpahan rahmat dan karunia-Nya sehingga kami dapat menyelesaikan makalah Biologi Molekuler yang berjudul “Klasifikasi, “ Klasifikasi, Struktur, dan Analisis Lipid”. Lipid”. Makalah Biologi Molekuler ini disusun sebagai Ujian Tengah Semester mata kuliah Biologi Molekuler. Selain itu, penulisan makalah ini bertujuan agar kami dapat memahami lebih lanjut mengeai lipid dan perkembangan secara mendalam. Penulis menerima banyak bantuan dalam menyusun makalah ini. Maka dari itu, kami mengucapkan terima kasih kepada: 1. Ir. Rita Arbianti M.Si., selaku dosen mata kuliah Biologi Molekuler yang telah berkenan memberikan pengarahan dan bimbingan kepada kami selama mempelajari mata kuliah ini. 2. Semua pihak yang telah membantu, baik secara langsung maupun tidak langsung yang tidak dapat kami sebutkan satu per satu. Kami berharap makalah ini dapat bermanfaat bagi seluruh rekan mahasiswa serta seluruh kalangan masyarakat. Namun, kami menyadari bahwa makalah ini masih memiliki banyak kekurangan baik dari segi ilmiah maupun penyajiannya. Oleh karena itu, kami sangat mengharapkan kritik dan saran yang membangun dari pembaca bagi perbaikan makalah di masa yang akan datang.
Depok, 7 April 2016
Penulis
2
DAFTAR ISI Kata Pengantar ............................................. .................................................................... ............................................. ................................ .......... 2 Daftar Isi............................................ Isi................................................................... ............................................. ........................................... .....................3 BAB I: Pendahuluan ............................................ .................................................................. ............................................ ......................... ... 4 BAB II: Isi ...................................... ............................................................ ............................................ ............................................. ......................... .. 6 Klasifikasi Lipid ................................. ....................................................... ............................................ .................................... .............. 8 Tata Nama Penamaan Lipid ............................................ ................................................................... .......................... ... 13 Analisis Lipid Menggunakan LC-MS ............................................ ........................................................ ............ 17 Daftar Pustaka ........................................... ................................................................. ............................................ .................................. ............ 31 Lampiran ........................................... .................................................................. ............................................. ......................................... ................... 32
3
BAB I Pendahuluan Lipid adalah grup yang sangat lusas dan dapat tersebar secara meluas. Lipid memiliki banyak peranan penting dalam bidang biologi, seperti sebagai komponen penyusun membran sel, sumber cadangan energi, dan membantu dalam menghantarkan signal. Analisis molekul lipid secara mendalam dalam bidang biologi, atau at au biasa disebut lipidomics, lipidomics, dalam konteks genomik (cabang ilmu dari genetik) dan proteomik (bidang mengenai protein) sangat penting untuk memahami fisiologi dan patologi sel. Karena kepentingany tersebut, biologi lipid telah menjadi salah satu target penelitian dari revolusi post - genomic dan genomic dan biologi sistem. Kata lipidome lipidome digunakan untuk menggambarkan profil lengkap lipid dalam sel, jaringan, atau organisme. Lipidome Lipidome juga merupakan subset dari metabolome yang metabolome yang juga mengandung tiga kelas besar lain dalam molekul biologi, yaitu asam amino, gula, dan asam nukleat. Lipidomics Lipidomics adalah sebuah bidang penelitian yang cukup baru yang dimungkinkan oleh perkembangan teknologi analisis, terutama spektroskopi massa (MS), dan metode komputasi, yang dipasangkan dengan pendeteksian fungsi lipid dalam berbagai penyakit metabolisme seperti obesitass, atherosclerosis, atherosclerosis, stroke, stroke, hipertensi, dan diabetes. Perkembangan yang sangat cepat dan meluas ini sangat membantu perkembangan dalam bidang genomics genomics dan proteomics, proteomics, yang merupakan bagian dari biologi sistem. Keberagaman dalam fungsi lipid berasal dari banyaknya variasi struktur molekul lipid. Tidak seperti gen dan protein yang dasarnya tersusun dari kombinasi linier empat asam nukleat dan dua puluh asam amino, struktur lipid umumnya jauh lebih kompleks karena banyaknya transformasi biokimia yang berbeda yang terjadi pada saat biosintesis. Keberagaman lipid menjadikannya sangat perlu dilakukan klasifikasi, penamaan, dan sistem representasi kimia untuk mengakomodasi jumlah lipid yang sangat banyak di alam.
4
Sebuah sistem klasifikasi modern membantu membuka jalan untuk membuat
infrastruktur
bioinformasi
yang
komprehensif.
Sistem
ini
mengikutsertakan database lipid dan lipid yang berasosiasi dengan gen, bantuan untuk merepresentasikan struktur lipid, penghubung untuk menganalisis data eksperimen lipodimik dan metode yang diperlukan untuk mempelajari lipid pada tingkat biologi sistem. Selain itu, seiring dengan perkembangan teknologi, instrumen untuk mendeteksi zat kimia juga semakin canggih. Salah satu instrumen pendeteksi zat kimia yang paling mutakhir pada saat ini adalah spektrometri massa (MS). Sekarang ini sudah ada database online yang berisi detail dari berbagai zat-zat lipid (seperti LIPID MAPS). Dalam instrumen MS tentunya sudah ada databasedatabase mengenai berbagai zat kimia (termasuk lipid) yang pada saat ini masih terus ditambah dan dikembangkan. Namun, tidak ada alat yang sempurna di dunia ini. Instrumen MS ini pun masih memiliki kekurangan dalam mendeteksi, seperti tidak bisa membedakan gugus kimia yang menyebabkan terjadi kerancuan dalam mendeteksi suatu zat (untuk suatu zat ada kemungkinan 2-3 struktur). Input sampel yang terdiri dari beberapa zat juga tidak bisa dideteksi secara langsung dengan MS. Penggabungan antara kromatografi dan spektrometri massa dapat mengatasi masalah input banyak zat. Namun tetap saja database yang ada kurang menjamin probabilitas suatu zat yang dideteksi. Oleh karena itu, kami mengajukan deteksi lipid menggunakan LC-MS dan database berbagai zat dari LC dan MS akan digabungkan dengan dengan tujuan menyempitkan kandidat kandidat dari struktur suatu molekul. Pada makalah ini, akan dibahas mengenai struktur, klasifasi, penamaan lipid, serta deteksi lipid menggunakann Mass Spectroscopy Spectroscopy yang digabungkan dengan Liquid dengan Liquid Chromatography. Chromatography . Hal ini sejalan dengan tujuan konsorsium Lipid Metabolites and Pathways Strategy Strategy (LIPID MAPS) untuk menujukan informasi dan memainkan peran dalam membangun lipodimik sebagai ranah yang penting dalam biologi.
5
BAB II Isi Klasifikasi Lipid dan Penamaannya Penamaannya
Lipid secara garis besar dapat didefinisikan sebagai sebuah grup senyawa organik yang tidak dapat larut dalam air, tetapi larut dalam pelarut organik. Sifat kimia ini dimiliki oleh sebagian besar jenis lipid seperti asam lemak, fosfolipid, sterol, sphingolipids, sphingolipids, terpenes, dan lainnya. Karena lipid terdiri dari molekulmolekul yang sangat beragam baik dari segi struktur maupun fungsi, maka tidak mengherankan apabila terdapat perbedaan yang cukup signifikan pada jangkuan dan pengaturan dari skema klasifikasi yang ada sekarang. Beberapa sumber seperti The Lipid Library Library dan Cyberlipds Cyberlipds memisahkan lipid menjadi dua kelompok, yaitu lipid sederhana dan lipid kompleks. Lipid sederhana adalah lipid yang ketika dihidrolisis akan menghasilkan paling banyak dua jenis lipid berbeda. Contohnya acylglycerols: acylglycerols: asam lemak dan gliserol. Lipid kompleks, adalah lipid yang akan menghasilkan lebih tiga atau lebih jenis lipid yang berbeda saat dihirolisis. Contohnya glycerophospholipids: glycerophospholipids: asam lemak, gliserol, dan gugus kepala. Berbeda dari kedua sumber di atas, Lipid Bank , sebuah database yang berada di Jepang menambahkan sebuah kelompok baru yang dinamakan lipid turunan seperti alkohol dan asam lemak yang diperoleh dengan menghidrolisis lipid sederhana. Lipid sederhana. Lipid Bank juga juga mengikut sertakan 26 kategori teratas dari skema klasifikasi mereka yang mencakup variasi yang luas pada sumber hewan tanaman. Pada tahun 2005, International Lipid Classification and Nomenclature Committee Committee dengan insiatif dari konsorsium LIPID MAPS mengembangkan dan membuat sebuah sistem klasifikasi lipid yang berdasarkan pada prinsip kimia dan biokimia yang jelas dan menggunakan kerangka kerja yang dapat dikembangkan, fleksibel, dan dapat disesuaikan dengan teknologi informasi modern.
6
Klasifikasi Lipid Sistem klasifikasi LIPID MAPS didasari oleh konsep dari 2 fundamental struktur building blocks atau blok-pembangunan yaitu golongan ketoasil dan golongan isoprena (Gambar 1.).
Gambar 1. Building block lipid. Sistem klasifikasi LIPID MAPS didasari oleh
konsep dari 2 fundamental biosintetis “building blocks”: golongan ketoasil dan golongan isoprene Lipid dapat digolongkan sebagai hidrofobik atau molekul kecil amfipatik yang berasal dari kondensasi yang berbasis unit ketoasil thioesters dan/atau kondensasi yang berbasis karbanion unit isoprene (Gambar 2). Karbanion adalah sejenis anion dari karbon yang memiliki satu pasangan elektron menyendiri.
7
Gambar 2. Mekanisme dari biosintesis lipid. Biosintesis dari lipid yang
mengandung ketoasil and isoprene yang diproses dengan karbonion dan pemanjangan rantai karbokasi berturut-turut. Berdasarkan sistem klasifikasi tersebut, lipid terbagi menjadi delapan kategori yaitu asam lemak, gliserolipid, gliserolfosfolipid, sphingolipids, sakarolipid, dan poliketida (berasal dari kondensasi subunit ketoasil), lipid strenol dan lipid prenol (berasal dari kondensasi subunit isoprene) (Gambar 3).
Gambar 3. Contoh dari kategori lipid. Contoh stuktur dari masing-masing 8
kategori dari LIPID MAPS Masing-masing kategori dibagi lagi menjadi kelas, subkelas, bahkan beberapa subkelas lipid prenol dibagi lagi menjadi kelas ke-4. Berdasarkan
8
susunan klasifikasi ini, masing-masing jenis lipid memiliki 12-atau-14 karakter pengidentifikasi (LIPID MAPS ID atau “LM ID”. ID” . LM ID berisi tentang informasi klasifikasi yang menyediakan data sistematik untuk mengidentifikasi susunan unik dari tiap molekul lipid dan dapat ditambahkan dengan data kategori, kelas, dan subkelas baru dalam jumlah yang besar di masa mendatang. Keempat karakter terakhir dari LM ID terdiri dari pengidentifikasi unik yang terdapat dalam subkelas tertentu dan pengidentifikasi unit yang ditetapkan secara acak (Tabel 1).
Asam lemak (FA) terbagi ke dalam beberapa golongan molekul yang tersintesis oleh rantai panjang asetil-KoA primer dengan golongan malonil-KoA (atau metilmalonil-KoA) yang mengandung gugus fungsi berupa siklik dan/atau heteroatom. Asam lemak merupakan penyusun utama minyak nabati atau lemak dan merupakan bahan baku untuk semua lipid yang ada pada makhluk hidup. Umumnya, asam lemak dapat berbentuk bebas (sebagai lemak yang terhidrolisis) maupun terikat sebagai gliserida. Rumus kimia asam lemak adalah R-COOH atau R-CO2H. Asam lemak dapat dibedakan menjadi asam lemak jenuh dan asam lemak tak jenuh. Asam lemak jenuh hanya memiliki ikatan tunggal di antara atom-atom karbon penyusunnya, sementara asam lemak ta k jenuh memiliki paling sedikit satu ikatan ganda di antara atom-atom karbon penyusunnya. Asam lemak jenuh bersifat lebih stabil (tidak mudah bereaksi) daripada asam lemak tak ta k jenuh. Ikatan ganda pada asam lemak tak jenuh mudah bereaksi dengan oksigen. Berdasarkan kerberadaan ikatan ganda, asam lemak dibagi menjadi dua jenis yaitu cis dan trans. Asam lemak yang memiliki ikatan cis dilambangkan dengan “Z” 9
sementara asam lemak yang memiliki ikatan trans dilambangkan dengan “E”. Penamaan
sistematik
dan
simbol
suatu
asam
lemak
diciptakan
untuk
menunjukkan banyaknya atom C yang menyusunnya. Angka di depan nama menunjukkan posisi ikatan ganda setelah atom pada posisi tersebut. Contoh : a sam 9-dekanoat yang merupakan asam dengan 10 atom C dan satu ikatan ganda setelah atom C ke-9 dari pangkal (gugus karboksil). Untuk penamaan yang lebih lengkap, ditambahkan tanda delta (∆) di depan bilangan posisi ikatan ganda. Contoh: asam ∆9-dekanoat. ∆9-dekanoat. Simbol C diikuti angka menunjukkan banyaknya atom C yang menyusunnya. Angka di belakang titik dua menunjukkan banyaknya ikatan ganda di antara rantai C-nya. Contohnya adalah C18:1, berarti asam lemak berantai C sebanyak 18 dengan satu ikatan ganda. Lambang omega ( ) menunjukkan posisi ikatan ganda dihitung dari ujung atom C gugus metil. Kategori fatty acid (asam lemak) tidak hanya mengandung asam lemak namun juga beberapa jenis gugus fungsi fungsi lain seperti alkohol, aldehid, amina, dan ester. Struktur yang mengandung golongan gliserol umumnya ditunjukkan dengan adanya dua kategori yang berbeda yaitu gliserolipids (GL), yang tidak hanya terdiri dari triasilgliserols namun juga meliputi jenis alkil dan 1Z-alkenil, dan gliserofosfolipids (GP), yang dapat ditentukan dengan adanya jenis fosfat (atau phosphonate) yang teresterifikasi dengan salah satu gugus fungsi gliserol hidroksil. Komponen utama gliserolipid adalah gliserida. Triasilgliserida adalah komponen utama dari lemak penyimpan pada sel tumbuhan dan hewan, yang umumnya
dijumpai
dalam
membrannya.
Triasilgliserida
adalah
molekul
hidrofobik non-polar yang tidak larut dalam air namun mudah larut dalam pelarut non polar seperti kloroform, benzena, atau eter, yang sering digunakan untuk ekstraksi lemak dari jaringan. Triasilgliserida akan terhidrolisis jika dididihkan dengan asam atau basa. Fungsi utama gliserida adalah sebagai lemak penyimpan. Subkelas tambahan gliserolipid diwakili oleh glikosilgliserol yang dicirikan oleh adanya satu atau lebih residu gula yang melekat pada gliserol melalui rantai glikosidik. Contoh struktur dalam kategori ini adalah digalactosyldiacylglycerols yang dapat ditemukan di membrane tanaman. Gliserofosfolipid atau yang lebih yang dikenal juga dengan fosfolipid merupakan lapisan ganda lipid pada sel. Gliserofosfolipid juga terlibat dalam metabolime. Gliserofofolipid dapat berada
10
dalam keadaan bebas dan berbentuk lipid membran. Lipid membran yang paling banyak adalah fosfolipid. Fosfolipid merupakan lipid yang berikatan dengan fosfat anroganik. Fungsi utama fosfolipid adalah sebagai membrane struktural. Beberapa lipid yang berikatan dengan protein spesifik membentuk lipoprotein sedangkan yang berikatan dengan karbohidrat disebut glikolipid. Contoh fosfolipid yang terdapat di membran biologis adalah fosfatidilkolin atau yang dikenal sebagai PC, GPCho, atau letisin, phosphatidylethanolamine (PE atau GPEtn) dan phosphatidylserine (PS atau GPSer). Sterol lipids (ST) dan prenol lipids (PR) memiliki kesamaan secara biosintesis yaitu dengan cara polimerisasi dimetilalil pirofosfat atau isopentil pirofosfat namun terdapat perbedaan diantara dianta ra keduanya yaitu struktur dan fungsi akhirnya. Keberadaan struktur cincin gabungan yang unik pada sterol membedakannya dari kelas triterpena siklik yang lain seperti protostanes dan fusidanes. Protostanes dan fusidanes sekilas terlihat mirip dengan sterol namun sebenarnya keduanya memiliki pola stereochemistry dan metylation cicin tergabung sebagai akibat dari lipatan cadangan biositesis. biositesis . Sterol lipid biasa disebut steroid. Steroid yang paling banyak adalah sterol yang merupakan steroid alkohol. Kolesterol adalah sterol utama pada jaringan hewan. Molekul kolesterol memiliki gugus polar pada bagian kepalanya, yaitu gugus hidroksil pada posisi 3. Bagian molekul yang lain merupakan struktur non-polar yang relatif kaku. Sterol lemak, seperti kolesterol dan turunannya adalah komponen penting dari membrane lipid, termasuk glycerophospholipids dan sphingomeylins. Contoh lain dari
sterol
adalah
pitosterol,
seperti
− ,
stigmasterol,
dan
brassicasterol. Sterol dominan dalam membrane sel jamur j amur adalah ergosterol. Lipid prenol disintesis dari prekusor 5-karbon difosfat dan dimethilalil isopentenil yang dihasilkan melalui jalur asam mevalonic (MVA). Kategori selanjutnya adalah sphingolipids (SP) yang memiiki basa nitrogen rantai-panjang sebagai stuktur dasarnya. Spingolipids adalah keluarga senyawa kompleks yang memiliki structural umum yang sama yaitu dasar tulang punggung sphingoid yang disintesis dari asam amino serin dan lemak rantai panjang asil KoA, kemudian diubah menjadi ceramides, phosphosphingolipids,
11
glycosphingolipids, dan senyawa lainnya. Asalm lemak jenuh umumnya memiliki panjang rantai 16-26 karbon phosphosphingolipids utama atom. Kategori sakarolipid (SL) diperuntukkan untuk lipid yang asam lemaknya berikatan secara langsung dengan rantai punggung gula dan membentuk struktur yang kompatibel dengan memberan. Kategori SL berbeda dari istilah “glikolipid” yang ditetapkan oleh International Union of Pure and Applied Chemists (IUPAC) sebagai lipid yang molekul asam lemaknya berada di rantai glikosidik. Perlu diperhatikan bahwa turunan glikosilasi dari 7 kategori lipid diklasifikasikan sebagai anggota (kelas/subkelas) dari kategori tersebut dan memiliki pengaruh besar untuk jenis jenis struktur lipid secara umum. Kategori yang terakhir yaitu poliketida (PK) yang merupakan macam golongan dari sumber metabolit hewan, tumbuhan, dan sumber mikroba, jamur, dan kelautan yang memiliki keragaman struktur yang besar. Banyak poliketida molekil siklik yang termodifikasi oleh glikosilasi, metilasi, hidroksilasi, oksidasi. Poliketida atau turunan poliketida seperti erythromycins, tetrasiklin, avermectins, dan epothilones antitumor sering diaplikasikan dalam pembuatan agen anti-mikroba, anti-parasit, dan anti-kanker. Sistem klasifikasi diatas telah dijadikan dasar untuk LIPID MAPS Structure Database (LMSD), yang akan didiskusikan lebih lanjut disubbab berikutnya. Cara yang paling mudah untuk melihat susunan klasifikasi melalui LIPID MAPS Nature Lipidomic Gateway dimana kita dapat melihat contoh dari kategori, kelas, dan subkelas yang dapat dilihat LMSD. Tata Nama Penamaan Lipid
Nomenklatur atau cara penamaan lipid dibedakan menjadi dua kategori utama, yaitu secara sistematis dan secara umum atau trivial. Cara penamaan lipid secara trivial merupakan cara yang mudah untuk menjelaskan posisi rantai alkil di gliserofosfolipid, sphingolipid, dan gliserolipid. Ketentuan umum yang digunakan untuk sistem penamaan lipid pertama kali dibuat oleh Komisi Nomenklatur Biokimia dalam Organisasi International Union of Pure and Applied Chemists dan International Union of Biochemistry and Molecular Biology (IUPAC-IUBMB) pada tahun 1976. Keputusan yang dibuat dirangkum dan dipublikasikan dipublikasikan pada situs resmi IUPAC
12
Selain berdasarkan IUPAC-IUBMB, ketentuan penamaan lipid juga dapat berdasarkan sistem Lipid Maps Structure Database (LMSD). LMSD merupakan sebuah database publik yang memuat berbagai macam strukur lipid serta sistem penamaannya, setiap struktur lipid telah diberi ID Lipid Maps (LM_ID) yang menggambarkan posisinya dalam hirarki klasifikasi. Pada dasarnya sistem penamaan LMSD menggunakan menggunakan prinsip dasar yang sama dengan sistem penamaan IUPAC-IUBMB dan hanya terdapat sedikit perbedaan. Perbedaan yang paling utama adalah klarifikasi penggunaan inti struktur untuk menyederhanakan sistematis penamaan pada beberapa jenis lipid yang lebih kompleks dan sistematis penamaan untuk kelas lipid yang baru ditemukan. Prinsip dasar penamaan lipid yang kami gunakan adalah sebagai berikut : 1.
Penggunaan metode penomoran stereospesifik (sn) untuk menggambarkan gliserolipid dan gliserofosfolipid. Kelompok gliserol biasanya terakilasi pada posisi SN 1 dan SN 2 dengan pengecualian pada beberapa lipid tertenyu yang mengandung lebih dari satu kelompok gliserol dan lipid archaebacteria dimana terjadi modifikasi SN 2 dan/atau SN 3. Lipid archaebacteria adalah kelompok bakteri yang dinding selnya tidak mengandung peptidoglikan, namun membran plasmanya mengandung lipid. Lipid
archaebacteria
dibagi
menjadi
tiga
kelompok,
yaitu
bakteri
metanogen, bakteri halofil, dan bakteri termoasidofil. 2.
Pendefinisian sphingolipid atau sphingolipid (C 18H39 NO2) dan sphing-4enine (C18H37 NO2) sebagai struktur inti pada kategori sphingolipid, dimana D-erythro atau 2S, konfigurasi 3R dan geometri 4E (dalam sphing-4-enine) tersirat. Pada molekul yang mengandung stereokimia selain 2S, konfigurasi 3R, sistem penamaan secara lengkap akan digunakan, contohnya 2R-amino1,3R-octadecanediol.
. Struktur Sphingolipid
13
Sumber: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
. Struktur Sphing-4-enine Sumber: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
3.
Penggunaan nama inti seperti kolestan (C 27H48), androstan (C19H32), dan estran (C18H30) untuk kelompok sterol.
Gambar 7. Gambar 6. Struktur Kolestan
Struktur αα- Androstan
Sumber: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
Sumber: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
Gambar 8.
Struktur ββ- Androstan
Sumber: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
4.
Gambar 9. Struktur Estran
Sumber: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
Ketentuan untuk sistem penamaan asam lemak dan ikatan rantai asil (formil, asetil, propionil, butiril, dan lainnya) dijelaskan dalam lampiran A dan B Nomenklatur Lipid IUPAC-IUBMB. Lampiran A berisi nama dan simbol untuk asam lemak yang lebih jenuh, Lampiran B berisi simbol - simbol yang direkomendasikan untuk berbagai jenis konstituen lipid.
14
5.
Penerapan dari sistem nomenklatur rumus molekul pada glikan yang merupakan bagian dari lipid, dimana gula residu dilambangkan dengan singkatan standar IUPAC serta gugus karbon anomer dan stereokimia termasuk kedalamnya, namun penjelasan atau keterangan didalam tanda kurung tidak diperbolehkan. Sistem ini juga telah diusulkan oleh Consortium for Functional Glycomics yang merupakan sebuah lembaga penelitian internasional yang bekerja dan melayani masyarakat dalam bidang ilmiah.
6.
Penggunaan istilah E atau Z (sebagai lawan trans atau cis) untuk mendefinisikan isomer geometri yang memilik ikatan ganda. Sistem E-Z menggunakan seperangkat aturan untuk menetapkan prioritas gugus-gugus yang terikat pada atom-atom karbon ikatan rangkap. Dengan menggunakan aturan ini dapat ditentukan manakah gugus pada setiap atom karbon ikatan rangkap yang memiliki prioritas lebih tinggi. Jika gugus-gugus yang memiliki prioritas lebih tinggi terletak pada sisi yang sama terhadap ikatan rangkap, maka di depan nama tersebut diberi huruf Z (singkatan dari kata Jerman Zusammen Jerman Zusammen,, yang berarti bersama). Jika gugus-gugus yang memiliki prioritas lebih tinggi terletak pada sisi yang berlawanan terhadap ikatan rangkap, maka diberi huruf E (singkatan dari kata Entgegen, Entgegen, yang berarti berlawanan).
Gambar 10. Isomer Zusammen dan Entgegen
Sumber: www.ilmukimia.org
7.
Penggunaan istilah R atau S (sebagai lawan / atau D/L) untuk menentukan
stererokimia.
Pengecualian
berlaku
untuk
lipid
yang
menggambarkan stereokimia pada gliserol (sn) dan struktur inti sterol, serta
15
pada karbon anomer yang terletak di residu gula. Dalam kasus khusus yang terakhir adalah / - format yang terbentuk secara pasti. pasti . 8.
Istilah "lyso" merupakan istilah umum yang menunujukan kurangnya kelompok radyl pada gliserolipid fan gliserofosfolipid tidak akan digunakan dalam sistem penamaan lipid, namun akan dimasukan sebagai sinonim.
9.
Pengajuan sistem penamaan tunggal untuk menggantikan prostagladin, isoprostana, neuroprostana, dan senyawa terkait lainnya, dimana karbon yang berada pada cincin siklopentana tertutup teridentifikasi dan sistem penomoran skema rantai yang konsisten konsisten digunakan.
10.
Istilah "d" dan "t" yang digunakan dalam notasi steno untuk sphingolipid mengacu pada 1,3 - dihidroksi dan basa 1, 3, 4 - trihidroksi rantai panjang.
11.
Singkatan gliserofosfolipid (Tabel 2) digunakan untuk menunjukan spesies lipid yang memiliki satu atau dua rantai cabang radyl, dimana struktur dari rantai cabang tersebut ditunjukan didalam tanda kurung setelah nama singkatan kelas utama gliserofosfolipid, seperti pada contoh dibawah ini : "Kelas Utama ( sn1 / sn2)" "PC (16:0 / 18: 1(9Z))" Karbon C2 pada gliserol memiliki stereokimia R dan mengikat rantai utama pada posisi sn3. Dengan cara yang sama, singkatan gliserolipid (MG, DG, TG untuk mono-, di-, dan trigliserida) digunakan untuk menunjukan spesies yang memiliki satu sampai tiga rantai cabang radyl, dimana struktur dari rantai cabang tersebut ditunjukan didalam tanda kurung, seperti pada : "Kelas utama (sn1 / sn 2 / sn 3)" "TG (16:O/18:1(9Z)/16:0)"
12.
IIkatan alkil eter dilambangkan oleh awalan " O- ", contohnya DG (O16:O/18:1(9Z)/0:0) dan (1Z)- alkenil eter (plasmalogen netral) degan spesies berawalan "P", seperti DG (P-14:O / 18:1 (9Z)/ O:O). Aturan yang sama berlaku juga untuk kelas utama pada kategori gliserofosfolipid. Pada saat kondisi diketahui komposisi total gliserolipid, tetapi regiochemistry dan stereokimia rantai cabangnya tidak diketahui, maka singkatan seperti TG
16
(52:1) dan DG (34:2) dapat digunakan. Angka - angka dalam tanda kurung tersebut menunjukan jumlah total karbon dan ikatan ganda dari seluruh rantai.
Software untuk analisis lipid
Perkembangan
teknologi
terbaru
seperti
teknologi
dan
protokol
spektrometri massa serta perkembangan terkini di bidang infrastruktur informatika (seperti penyimpanan data/database data/database)) sangat mendorong kemajuan ilmu lipidomik seperti yang kita kenal sekarang ini. Karena sekarang ini kita sudah memasuki era analisis
tingkat
tinggi
dalam
ilmu
lipidomik,
kebutuhan
akan
piranti
lunak/ software software akan semakin meningkat untuk membantu berbagai hal seperti identifikasi, kuantisasi, pemrosesan dan penyimpanan data, analisis statistik, analisis/permodelan jalur biologis, dan sumber informasi yang user-friendly. user-friendly. Berikut ini akan dijelaskan mengenai beberapa piranti dan sumber informasi yang belakangan ini dikembangkan oleh LIPID MAPS untuk menjawab kebutuhankebutuhan di atas. 1. Piranti Tampilan Lipidomik Online Online Perkembangan teknologi informasi seperti internet dan database dalam internet telah mendorong kemajuan ilmu biologi secara pesat. Dalam bidang lipidomik, teknologi seperti internet dan databasenya memudahkan para peneliti untuk mendapatkan data-data sebuah molekul lipid seperti struktur, data percobaan, protocol, dan lain-lain lain-la in menggunakan web browser . Seperti contoh pada LIPID MAPS, seorang peneliti bisa mencari data-data yang ia perlukan dengan mengakses database dari LIPID MAPS (LMSD, LIPID MAPS Structure Database) dimana ia bisa mencari berdasarkan berbagai macam kategori seperti klasifikasi, pencarian teks, dan struktur. Datadata ini berisi struktur, sifat fisika dan sifat kimia, InChIKey (International Chemical Identifier) dari IUPAC, dan sebagainya. Perkembangan terbaru adalah metode Quick Search di mana kita bisa menginput data secara tepat dan mesin pencari akan mencarikan hal tersebut di database, semacam mesin pencari Google®.
17
Apabila pencarian dilakukan dengan menggunakan kategori klasifikasi, maka pengguna bisa memilih salah satu klasifikasi lipid di database tersebut dan mencari data-data mengenai molekul lipid yang ia inginkan. Apabila pencarian dilakukan dengan menggunakan teks, maka kita tinggal memasukkan teks yang terkait dengan molekul yang kita cari. Pencarian dengan metode ini sangat praktis karena teks t eks yang bisa diinput sangat beragam, bisa berupa sebagian nama molekul, massa molekul relatif, rumus molekul, klasifikasi, hingga LM ID (jika diketahui). Secara khusus, LIPID MAPS sudah mengembangkan piranti lunak yang bisa menghitung banyaknya gugus fungsional, rantai cincin, dan informasi lain mengenai struktur yang kemudian diintegrasikan dalam database yang ada. Hal ini sangat membantu pengguna karena sang pengguna bisa menginput jumlah gugus fungsional dari molekul yang diinginkan, mengingat dalam metode pencarian ini pengguna bisa menginput beberapa hal sekaligus, contohnya kita bisa saja melakukan input nama, klasifikasi, gugus cincin, dan sebagainya secara sekali gus. Untuk melakukan pencarian menggunakan struktur, saat ini sudah ada 3 piranti lunak yang dapat digunakan untuk menginput struktur dari molekul lipid yang diinginkan, yaitu MarvinSketch, JME, dan ChemDrawPro. ChemDrawPro . Untuk 2 piranti lunak pertama, sistemnya sist emnya menggunakan Java sehingga pengguna hanya memerlukan Java support dalam web browser pengguna.
18
Gambar 11.
Beberapa cara dalam pencarian data dalam database LIPID MAPS
(Sumber :Fahy, :Fahy, E., et al., 2011.)
2. Piranti Penggambaran Struktur Konsorsium LIPID MAPS telah mengembangkan sebuah piranti lunak yang
dapat
mempercepat
penggambaran
struktur
molekul,
karena
penggambaran struktur molekul ini sangat memakan waktu terutama dalam pembuatan database. Piranti lunak yang dikembangkan ini memiliki pilihan dalam penggambaran molekul dan memudahkannya untuk dihubungkan pada database molekul yang ada (LMSD), yang sampai sekarang ini berisi sekitar 22.500 jenis molekul. Piranti lunak yang dikembangkan dengan bahasa pemrograman Perl ini sangatlah konsisten dibandingkan pendahulunya karena pada sebelumnya molekul yang rumit direpresentasikan oleh banyak custom format yang pada akhirnya membuat pengguna kebingungan. Selain itu, karena kekonsistenan layout 2 dimensi pada tiap kelas lipid, maka penggambaran bisa dipercepat
19
dengan template template dasar dari struktur inti atau core structure (paradigma terotomatisasi penggambaran struktur). Salah satu pendekatan yang diambil adalah struktur utama seperti gliserolipid dan asam formiat direpresentasikan sebagai berkas-berkas textbased MDL MOL yang kemudian dapat dimanipulasi untuk menghasilkan berbagai jenis struktur yang berisikan molekul inti dan modifikasi sesuai seperti tambahan rantai asil. Halaman web dari LIPID MAPS saat ini telah menyediakan beberapa paket piranti penggambaran struktur untuk klasifikasi lipid
berikut:
asam
lemak,
gliserolipid,
gliserofosfolipid,
kardiolipin,
sphingolipid, sterol, dan sphingolipid glikan. Struktur-struktur dasar tersebut memiliki beberapa format, seperti format terglikosilasi. Selain struktur dasar, kita juga bisa menambah gugus-gugus fungsi (yang daftarnya disediakan) dari struktur dasar tersebut dari berbagai sisi seperti rantai pada sisi asil sn1 dan sn2 (dan berbagai jenis stereokimia lainnya).
Gambar 12. Penggambaran struktur untuk pencarian
dalam database LIPID MAPS
(Sumber :Fahy, :Fahy, E., et al., 2011.)
20
3. Piranti Pencarian pada MS Deteksi dan kuantisasi dari berbagai jenis molekul lipid mengalami kemajuan yang sangat pesat dalam beberapa tahun ini karena berkembangnya teknik-teknik
spektrometri
massa
lanjut,
seperti
Matrix-Assisted
Desorption/Ionisation Desorption/Ionisation (MALDI) dan Electron Spray Ionisation Ionisation (ESI) yang terhubungkan dengan kromatografi cair (LC). Namun akan menjadi masalah besar apabila pada suatu sampel memiliki beberapa molekul yang memiliki mass-to-charge mass-to-charge (m/z) yang sama. Untuk mengatasi hal ini, ada 3 pendekatan yang digunakan, yaitu : (1) Identifikasi dengan scanning dengan scanning ion ion produk atau neutral loss ion scanning. (2) Identifikasi dengan pencarian database spektra MS/MS. (3) Identifikasi dengan massa akurat atau kombinasi massa dan waktu retensi dalam eksperimen LC-MS. Metode-metode di atas memiliki kelebihan dan kekurangan masingmasing karena tidak bisa membedakan sifat-sifat molekuler seperti pusat kiral, letak gugus fungsional, dan letak ikatan rangkap 2, walaupun analisis MS/MS dan MSn dapat memberikan informasi mengenai regiokimia. Untuk pendekatan target lipidomik, penggunaan pengawasan reaksi banyak (multiple reaction monitoring/MRM) dilakukan untuk mengidentifikasi ion prekusor/pasangan ion produk dengan sensitifitas yang tinggi. Metode yang memiliki detail yang lebih tinggi adalah menggunakan fragmen dari spektra MS/MS dari suatu molekul lipid namun memiliki kekurangan yaitu sangat bergantung pada alat yang digunakan. digunakan. Sebelum
dapat
menggunakan
database
MS
ini
terlebih
dahulu
dilaksanakan analisis MS yang kemudian hasilnya dibandingkan dengan nilainilai yang terdapat di dalam database. Untuk memperoleh hasil yang maksimal, analisis lipidomic MS ini biasanya digabungkan dengan metode permisahan secara kromatografi liquid (LC) sehingga dikenal dengan metode LC-MS. Secara umum terdapat 5 tahapan dalam analisis LC-MS ini, yaitu: (A) ekstraksi lipid dari sampel biologis, (B) separasi LC, dan (C) ionisasi disertai deteksi ion dengan mass analyzer (D) data processing, (E) Identifi kasi jenis lipid.
21
a. Ekstraksi Sampel Lipidomik memerlukan metode preparasi sampel yang cepat dan dapat mengekstrak sejumlah besar analit dengan polaritas yang berbeda dan kompatibel dengan teknik instrumental. Prosedur ekstraksi yang umum digunakan adalah metode Folch dan Bligh-Dyer yaitu dengan menggunakan campuran kloroform/ MeOH (2:1), selain itu dapat juga digunakan MTBE untuk menggantikan kloroform karena lebih aman dan tidak karsiogenik. b. Separasi LC Penggabungan metode LC dengan MS akan mengurangi beberapa limitasi yang dimiliki jika dilakukan metode MS secara langsung, antara lain deteksi dari isobar dan isomer suatu senyawa. Selain itu penggunaan LC memberikan kemungkinan untuk memisahkan atau mengkonsentrasikan senyawa dari kelas yang berbeda sesuai dengan sifat fisika dan kimianya. Prinsip pemisahan pada metode LC ini berdasarkan perbedaan polaritas senyawa yang terdapat dalam analit, berbagai senyawa yang terdapat dalam analit akan terpisah berdasarkan kecepatan laju zat analit dalam melalui kolom akibat adanya interaksi antara fase gerak analit dengan fase diam. Semakin mirip polaritas fase gerak dengan fase diam maka senyawa tersebut akan semakin lama berada di dalam kolom (waktu retensi semakin lama) dan sebaliknya. Khusus untuk analisis campuran lipid kompleks, terdapat 3 konfigurasi LC yang paling penting yaitu: RPLC (Reversed-phase LC), NPLC (Normal-phase LC), dan HILIC (Hydrophilic interaction chromatography). Mekanisme pada RPLC dari suatu lipid didasarkan oleh sifat lipofilik dari suatu senyawa yang dipengaruhi oleh panjang rantai karbon dan jumlah ikatan rangkap. Spesi lipid yang mengandung rantai asil lebih panjang akan terelusi dari kolom LC lebih lama jika dibandingkan dengan lipid berantai pendek, dan struktur asil jenuh akan terelusi lebih lama dibanding lipid tak jenuh. Berbeda dengan RPLC, NPLC dan HILIC membedakan spesi lipid berdasarkan gugus hidrofilik, sehingga lipid dipisahkan berdasarkan gugus polar pada bagian kepala yang merepresentasikannya. c. Ionisasi dan Deteksi Ion
22
Pemilihan cara ionisasi yang digunakan dalam analisis LC-MS memegang peranan penting dalam profil lipodomik yang akan diperoleh. Satu metode ionisasi tidak dapat digunakan untuk semua tipe molekul, sebagai contoh beberapa lipidt erionisasi secara lebih baik dalam satu tipe ionisasi sementara lipid lainnya terionisasi secara lebih efisien pada metode ionisasi lainnya. Efisiensi ionisasi dapat ditingkatkan dengan penambahan zat aditif yang dilarutkan dalam fase gerak dalam LC. Metode berbasis MS adalah yang terbaik dalam hal tingkat sensitivitas yang tinggi, dan tingkat akurasi yang tinggi. Secara khusus, electrospray ionization ionization untuk analisis lipid dan peningkatan mass analyzer di spektrometer massa, termasuk kombinasi dari mass analyzer yang berbeda dan pengembangan mass analyzer beresolusi tinggi, telah meningkatkan kinerja MS dalam menganalisis lipid. Beberapa teknologi ionisasi pada MS yang digunakan untuk analisis lipid adalah sebagai berikut : c.1. Electron c.1. Electron Ionization (EI) Ionization (EI) dan Chemical Ionization (CI) Ionization (CI) Electron Ionization Ionization (EI) secara luas digunakan dalam spektrometri massa, terutama untuk analisis gas dan molekul organik yang mudah menguap, di mana elektron dengan energiyang tinggi berinteraksi dengan atom berfasa gas atau molekul untuk menghasilkan ion. Seorang ahli bernama Denkert menggunakan GC-EI MS untuk menganalisis metabolit jaringan tumor ovarium secara komprehensif, dimana ditunjukkan bahwa 51 metabolit secara signifikan berbeda antara batas tumor dan karsinoma tumor. EI MS telah digunakan dalam penentuan sterol, kolesterol, dan asam lemak, sementara turunannya diperlukan untuk senyawa yang mudah menguap. Sebagai contoh, pada gambar dibawah, proses esterifikasi dibutuhkan untuk analisis asam lemak oleh GC-EI MS.
23
Sinyal ion molekular dalam analisis EI MS biasanya lemah dikarenakan adanya tumbukan dengan energi yang tinggi. Oleh karena itu, itu, chemical ionization ionization (CI) dikembangkan untuk memudahkan identifikasi jenis ion molekular, di mana ion diproduksi melalui tumbukan analit dengan ion dari gas pereaksi dengan energi yang lebih rendah. Namun, perlu dicatat bahwa ada keterbatasan pada metode EI / CI berbais MS untuk analisis lipid dikarenakan tingkat sensitivitas yang rendah, yang telah menghambat aplikasi lebih lanjut dalam analisis lipid.
c.2. Matrix-Assisted c.2. Matrix-Assisted Laser Desorption Ionization (MALDI) Ionization (MALDI) MALDI-MS secara luas digunakan dalam analisis senyawa organik sintetis, peptida dan proteinuntuk penentuan ion-ion molekular. Namun, identifikasi lipid menggunakan MALDI-MS menjadi terbatas karena sulit ditemukan matriks yang sesuai. Meskipun berat molekul dari matriks yang berbeda berada di kisaran sekitar 150-200 g/mol, proses fotoreaksi, seperti trimerisasi yang terjadi karena iradiasi laser mungkin menghasilkan banyak puncak matriks pada nilai m/z yang lebih tinggi (100-500 Da), yang membuat sinyal lipid tidak terbaca dengan jelas pada rentang berat molekul yang kurang dari 500 Da. Selain itu, ekstrak lipid dari sampel biologis biasanya merupakan sistem yang kompleks, di mana gangguan dari molekul yang berbeda menjadikannya lebih sulit untuk dianalisis. Pemilihan matriks penting untuk keberhasilan analisis MALDI-MS. Di antara semua matriks, asam 2,5-Dihydroxybenzoic (DHB) paling banyak digunakan
sebagai
matriks
dalam
studi
lipid.
Selain
itu, 24
trihydroxyacetophenone (THA), p-nitroaniline trihydroxyacetophenone p-nitroaniline (PNA), 9- Aminoacridine hemihydrates (9-AA) hemihydrates (9-AA) juga menunjukkan sensitivitas tinggi dalam analisis dari beberapa lipid tertentu. Oksida logam juga dipilih sebagai matriks untuk analisis ekstraksi lipid dari bakteri dan alga, untuk menghindari gangguan dari matriks organik tradisional. Baru-baru ini, sebuah laporan menunjukkan bahwa citrate-capped gold nanoparticles (AuNPs) sebagai matriks secara selektif dapat mendeteksi trigliserida (TAGs), menunjukkan kelayakan dari pengembangan matriks baru untuk penentuan selektif dari lipid. Selain itu, analisis MALDI-MS memiliki kelemahan dalam hal tingkat reproduktifitas yang membuat MALDI-MS banyak dikritik dalam hal analisis kuantitatif. Penyebab utamanya berasal dari keheterogenan campuran kristal matriks analit. Sebuah matriks analit cocrystal dapat mengurangi variabilitas intensitas sinyal pada lokasi yang berbeda pada permukaan
target
dan
dapat
meningkatkan
reproduktifitas,
yang
memberikan dasar untuk analisis kuantitatif dengan MALDI-MS. Matriks analit
cocrystal
digunakan
untuk
analisis
kuantitatif
plasma
lysophosphatidylcholines (LPCs) lysophosphatidylcholines (LPCs) dengan bantuan polystyrene bantuan polystyrene.. Kemajuan terbaru dalam teknik MALDI-MS untuk analisis lipid telah membuatnya dapat melakukan analisis langsung dari irisan jaringan dengan MALDI MALDI imaging mass spectrometry (IMS). Yang paling menguntungkan dari MALDI-IMS adalah adanya peningkatan pada analisis lipid dengan menghilangkan proses ekstraksi atau separasi, dan untuk menampilkan informasi in situ. situ. Baru-baru ini seseorang bernama Setou melakukan metode MALDI-IMS pada gigi dengan penyakit periodontal dan ditemukan bahwa ada akumulasi dan infiltrasi dari LPC (lyso-phosphatidylcholine lyso-phosphatidylcholine)) ke permukaan akar yang berhubungan dengan penyakit periodontal. High resolution (HR) MALDI-IMS adalah aplikasi untuk analisis secara komprehensif dan rinci dari molekul terionisasi pada irisan jaringan. Lebih dari itu, MALDI-IMS bahkan dapat digunakan dalam penentuan lipid melalui metode single cell yang dikombinasikan
25
dengan bentuk resolusi yang tinggi dan akurasi massa yang tinggi untuk penentuan sel berbagai senyawa metabolit kecil, seperti adenin, guanin dan kolesterol, serta kelas lipid yang berbeda, seperti fosfatidilkolin, sphingomyelin, digliserida dan trigliserida. Representasi skema dari alur kerja MALDI-IMS ditunjukkan pada gambar dibawah ini
Gambar 13. Alur
kerja MALDI-IMS
(sumber: Li, Lin. 2014)
Perlu diketahui bahwa analisis lipid dengan MALDI-MS masih terdapat banyak hambatan.Sebagai contoh, hanya lipid yang berulang kali diekstrak atau hanya bagian jaringan tertentu yang dapat dianalisis oleh MALDIMS. Sangat penting untuk mengembangkan matriks baru untuk penentuan lipid dengan kandungan yang rendah. Sebagai tambahan, pelabelan dengan zat yang memiliki isotop yang stabil adalah teknik yang memungkinkan untuk melakukan analisis kuantitatif suatu molekul tertentu dalam sistem yang rumit oleh MALDI-MS, tetapi tidak dimungkinkan di mungkinkan untuk mensintesis semua senyawa yang diberi label itu. Kemampuan kuantifikasi oleh MALDI-MS masih perlu ditingkatkan.
26
c.3.Electrospray Ionization (ESI) , , Atmosphere Pressure Chemical Ionization (APCI) , , Atmosphere Pressure Photoionization (APPI) dan dan Desorption Electrospray Ionization (DESI) ESI adalah metode ionisasi besar di MS untuk analisis lipid dari cairan tubuh, sel, bakteri, virus dan jaringan. Shotgun lipidomics lipidomics pertama kali diusulkan oleh Han dan Gross pada tahun 2003, di mana ESI-MS digunakan untuk analisis langsung lipid tanpa proses pemisahan sebelumnya dengan LC. Dengan mengatur nilai pH, seperti pH netral dalam mode deteksi ion negatif, atau menambahkan beberapa reagen ionisasi spesifik dalam larutan, seperti LiOH dalam mode deteksi ion positif, lipid dapat secara selektif terdeteksi. Penelitian lebih lanjut menemukan bahwa teknologi ini menyebabkan sphingomyelin pada sphingomyelin pada pasien penderita Alzheimer menurun, sementara ceramide (sejenis asam lemak) meningkat pada otak pasien tersebut. Namun, fenomena penekanan ion antara lipid yang berbeda dapat menyebabkan kesalahan sistemik ketika mendeteksi ekstrak lipid yang kompleks dengan analisis langsung ESIMS. Biasanya, untuk mengatasi masalah ini, dibutuhkan pemisahan dengan kromatografi cair (LC). Pemisahan dengan metode HPLC sebelum deteksi ESI-MS dilakukan untuk memperoleh pengukuran yang akurat. Adanya LC meminimalkan efek dari penekanan ion. Selain itu, waktu retensi di dalam kolom LC juga bisa digunakan sebagai parameter lain untuk identifikasi senyawa selain sinyal MS. Misalnya, seseorang bernama Ecker memanfaatkan metode ultra performance liquid chromatography electrospray ionization ionization yang dipasangkan dengan spektrometri massa (UPLC-ESI-SRM/MS) untuk menganalisis 7 jenis asam arachidic, dan meskipun beberapa jenis turunan asam tersebut memiliki berat molekul yang sama, jenisnya dapat diidentifikasi dengan waktu retensinya pada kolom. 2D-HPLC yang digabungkan dengan ESI juga dikembangkan untuk mempelajari gangguan metabolisme pada lipid dalam banyak penyakit, termasuk obesitas, hipertensi, diabetes, dan kanker hati. Ada
27
suatu kelompok penelitian yang menerapkan on-line comprehensive silverion liquid chromatography chromatography (silver-ion LC)dipasangkan dengan reversed phase liquid chromatography (RPLC) chromatography (RPLC) untuk menganalisis minyak kacang yang dapat dimakan dan juga menganalisis ekstrak hati tikus. Sebagai hasilnya, 28 jenis trigliserida dari minyak kacang tanah dan 44 jenis trigliserida dari hati tikus berhasil diidentifikasi. Baru-baru ini, metode atmosphere pressure chemical ionization (APCI), atmosphere pressure photoionization photoionization (APPI) dan desorption electrospray ionization ionization (DESI) juga dikembangkan untuk analisis lipid. Dalam APCI, pelarut bertindak sebagai reagen gas ionisasi kimia (CI) untuk mengionisasi sampel. Dalam APPI, lampu Krypton menghasilkan cahaya ultraviolet terionisasi pada fase gas. Dibandingkan dengan ESI, yang hanya menggunakan medan listrik untuk menghasilkan ion analit, APCI dan APPI bisa menyediakan mekanisme tambahan untuk mengionisasi analit. Untuk lipid yang bersifat nonpolar, APCI dan APPI lebih cocok digunakan untuk mengnalisis lipid tersebut. Selain itu APCI dan APPI tidak rentan terhadap efek penekanan ionisasi dan efek garam penyangga
dibandingkan dengan ESI. Pada tahun 2013, seseorang
bernama Tian, membandingkan tiga teknologi ionisasi ini untuk analisis metabolome
plasmadan
didapatkan
bahwa
masing-masing
dari
teknologiyang digunakan memiliki keuntungan masing-masing dibanding dengan 2 teknologi lain untuk beberapa jenis metabolit di dalam plasma. ESI
sangat
sensitif
untuk
mendeteksi glycerophosphocholines glycerophosphocholines,,
glycerophosphoethanolamines, asil carnitines, carnitines, asam empedu, sulfat, dna lainnya. APCI cocok untuk menganalisis siklus alkohol, asam lemak dan asam
linoleat.
APPI
terbukti
tepat
dalam
mendeteksi
steroid,
sphingolipids, beberapa asam amino, nukleosida dan purin dalam plasma. DESI pertama kali diperkenalkan oleh Cooks pada tahun 2005, yang merupakan teknik ionisasi di mana pelarut yang digunakan untuk mengekstraksi molekul yang dilanjutkan oleh ionisasi electrospray. electrospray. DESI menawarkan keuntungan yang lebih besar karena dapat dilakukan dengan
28
persiapan sampel yang minimal sehingga cocok untuk analisis jaringan secara langsung. Seseorang bernama Hanna menggunakan DESI untuk analisis profil metabolik dalam kelenjar getah bening dan menemukan bahwa unsur metabolik dari kelenjar getah bening kanker mirip dengan jaringan tumor. ESI yang dipasangkan dengan MS juga digunakan untuk mencari posisi ikatan rangkap pada lipid. Baru-baru ini, metode berbasis olefin crossmetathesis
dan
charge-remotefragmentation juga charge-remotefragmentation
diusulkan
untuk
penentuan posisi ikatan rangkap. Namun, masih tetap diperlukan metode yang sederhana dan dapat diandalkan untuk mengidentifikasi posisi ikatan rangkap dengan tingkat akurasi yang tinggi dan kapasitas untuk lipid yang kompleks dengan banyak ikatan rangkap. Meskipun semua metode berbasis MS dikembangkan dengan sangat baik hingga kini, masih menjadi tantangan besar untuk mengidentifikasi semua jenis lipid yang ada. Beberapa lipid dengan kelompok multi-fosfat, seperti phosphoinositide, phosphoinositide,
harus
diturunkan
terlebih
dahulu
untuk
meningkatkan sensitivitas terhadap deteksi. Beberapa stuktur lipid, seperti saccharolipids, saccharolipids, sangatlah rumit, yang merupakan hal yang sulit untuk menganalisisnya. Perbedaan isomer dari lipid, seperti cardiolipids, cardiolipids, selalu menjadi tantangan untuk setiap metode MS. Selain itu, reproduktifitas perlu ditingkatkan lagi untuk analisis lipid kuantitatif. d. Data Processing Setelah diperoleh data, langkah selanjutnya adalah pengolahan data mentah. Pada analisis LC-MS diperoleh data 3 dimensi yang merepresentasikan waktu retensi, nilai m/z, dan intensitas sinyal. Laporan akhir dihasilkan dengan menggabungkan data 3 dimensi menjadi matriks data dua dimensi dalam bentuk puncak-pncak (peak) yang mengandung nilai m/z, waktu retensi, dan intensitas dari puncak yang terdeteksi. Untuk menghasilkan data 2 dimensi berupa puncak (peak) dapat menggunakan beberapa jenis software, terdapat 4 jenis pendekatan:
29
(1) menggunakan vendor software (MarketLynx, MarketView, Mass Profiler Professional, MassHunter/Genespring, MetQuest, SIEVE) (2) menggunakan software spesial dari developer independent yang dapat menangani sebagian besar data MS (GeneData) (3) menggunakan open access software (XCMS, MZmine, MetAlign, IDEOM) (4) mengembangkan script (Matlab) e. Identifikasi Lipid Identifikasi senyawa masih menjadi bottleneck dalam metabolomic berbasis LC-MS. Dengan memanfaatkan MS, kelas lipid, panjang rantai karbon, dan derajat ketidakjenuhan dari komponen asam lemak dari lipid dapat diperoleh. Meskipun perbandingan spektra yang dihasilkan dapat ditemukan dalam MS database untuk senyawa kimia murni, namun identifikasi masih sulit dilakukan karena literatur seperti database Merlin, MassBank, dan US National Institutes of Standards and Technology (NIST) men-cover kurang dari 20.000 senyawa. Online database dan computational tools telah dikembangkan untuk analisis lipid spektra massa (e.g., LipidQA, LIMSA, FAAT, lipID, LipidSearch, LipidView, LipidInspector, LipidXplorer, dan ALEX). Baru-baru ini LipidBlast hadir sebagai platform database MS independen yang tersedia secara gratis untuk penggunaan komersial dan non komersial. LipidBlast berisi 212.516 jenis spektrum yang meng-cover 119.200 senyawa dari 26 kelas lipid, termasuk fosfolipid, gliserolipid, lipoglikan bakterial, dan glikolipid tumbuhan. LipidBlast dapat diaplikasikan untuk menganalisis data MS dari lebih dari 40 tipe spektrometer massa yang berbeda.
30
DAFTAR PUSTAKA Fahy, E., et al. 2011. Biochimica 2011. Biochimica et et Biophysica Acta Acta:: Lipid classification, classification, structures and and tools.. [Online]. Terdapat di: tools http://www.sciencedirect.com http://www.scienc edirect.com/science/journa /science/journal/13881981/1811/11 l/13881981/1811/11 Diakses pada 05 April 2016. Li, Lin., et al. 2014. Mass Spectrometry Spectrometry Methodology in Lipid Analysis. [Online]. Terdapat di: http://www.mdpi.com/journa.ijms http://www.mdpi.com/journa.ijmsDiakses Diakses pada 05 April 2016. LIPID MAPS Nature Lipidomics Gateway, [Online]. Terdapat di : http://www.lipidmaps.org.. Diakses pada 05 April 2016 http://www.lipidmaps.org M.A.Chester, Nomenclature Nomenclature of glycolipids, Pure Appl Chem 69 (1997) 2475-2487. M. Sud, E. Fahy, D.Cotter, H.A. Brown, E.A. Dennis, C.K. Glass, A.H. Merrill Jr., R.C. Murphy, C.R.H. Raetz, D.W. Russell, S. Subramaniam, LMSD: LIPID MAPS structure database, Nucleic Acids Res 35 (2007) D527-D532 Murphy, R. C., Gaskel, S. J. J. 2011. New Applications of Mass Mass Spectrometry. Spectrometry. [Online]. Terdapat di: http://www.jbc.org/content/286/29/25427.full http://www.jbc.org/content/286/29/25427.fullDiakses Diakses pada 04 April 2016 Harkewicz,, R., Dennis, E. A. 2011. Applications of Mass Spectrometry to Lipids and Harkewicz Membranes. Membrane s. [Online]. Terdapat Terdapat di: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/a http://www.ncbi.nlm .nih.gov/pmc/articles/PMC341056 rticles/PMC3410560/ 0/ Diakses pada 03 April 2016 Anonym. 2011. LIPID MAPS Nature Lipidomics Gateway. [Online]. Terdapat di:
http://www.lipidmaps.org Diakses pada 05 April 2016
31
LAMPIRAN
1.
Appendix A. Nama dan simbol untuk asam lemak yang lebih jenuh
Numerical symbol
Structuree Structur
H3C-(R)-CO2H 1 2 3 4 5
10:0 12:0 14:0 16:0 16:1
-[CH2]8-[CH2]l0-[CH2]12-[CH2]14-[CH2]5CH=CH[CH2]7-
6 7
18:0 18:1(9)
-[CH2]16-[CH2]7CH=CH[CH2]7-
8
18:1(11)
-[CH2]5CH=CH[CH2]9-
9
18:2(9,12)
1 0
18:3(9,12,15 )
[CH2]3(CH2CH=CH)2[C H2]7-(CH2CH=CH)3[CH2]7-
1 1
18:3(6,9,12)
1 2
18:3(9,11,13 )
1 3 1 4
20:0 20:2(8,11)
1 5
20:3(5,8,11)
1 6
20:4(5,8,11, 14)
1
22:0
[CH2]3(CH2CH=CH)3[C H2]4[CH2]3(CH=CH)3[CH2]7 -[CH2]18[CH2]6(CH2CH=CH)2[C H2]6[CH2]6(CH2CH=CH)3[C H2]3[CH2]3(CH2CH=CH)4[C H2]3-[CH2]20-
Stems of
systematic namesa DecanoDodecanoTetradecanoHexadecano9HexadecenoOctadecanocis-9cis-9Octadeceno11Octadecenocis,cis-9,12cis,cis-9,12Octadecadie no9,12,15Octadecatrie no6,9,12Octadecatrie no9,11,13Octadecatrie noIcosano-d
'Nam e' trivial symb b names ol Capr-c Dec LaurLau MyristMyr PalmitPam Palmitole Pam StearSte OleOle
Vaccen-
Vac
Linole
Lin
(9,12,15) -Linolen-
Lnn
(6,9,12)Linolen-
Lnn
Eleostear eSte Arachid-
Ach
8,11Icosadieno-d
2Ach
5,8,11Icosatrieno-d
3Ach
5,8,11,14Icosatetraeno -d Docosano-
Arachido n-
4Ach
Behen-
Beh
32
7 1 8 1 9 2 0 2 1
24:0
-[CH2]22-
Tetracosano-
24:1
-[CH2]7CH=CH[CH2]13-
26:0
[CH2]24-
cis-15cis-15TetracosenoHexacosano-
28:0
-[CH2]26-
Octacosano-
Lignocer Lig NervonNer Cerot-
Crt
Montan-
Mon
a
Ending in '-ic', '-ate', '-yl', for acid, salt or ester, acyl radical, respectively.
b
Ending in '-ic', '-ate', '-oyl' for acid, salt or ester, or acyl radical, respectively. respectively.
c
Not recommended recommended because of confusion with caproic (hexanoic) and caprylic (octanoic) acids. Decanoic is preferred. preferred. d
Formerly 'eicosa' (Changed by IUPAC Commission on Nomenclature of Organic Chemistry, 1975).
2.
Appendix B. Simbol yang direkomendasi d irekomendasikan kan untuk berbagai b erbagai konstituen lipid Name
Symbola
For alkyl radicals b
R
Methyl, ethyl, . . . dodecyl For aliphatic carboxylic acids b
Me, Et, Pr, Bu, Pe, Hx, Hp, Oc, Nn, Dec, Und, Dod Acyl (not abbreviated), RCO-
Formyl, acetyl, glycoloyl, propionyl
Fo (or HCO), Ac, Gc, Pp
Butyryl, valeryl
Br, Vl
Hexanoyl, heptanoyl, octanoyl
Hxo, Hpo, Oco
Nonanoyl, decanoyl, undecanoyl
Nno, Dco, Udo
Lauroyl, myristoyl, palmitoyl
Lau, Myr, Pam
Stearoyl, eleostearoyl, eleostearoyl, linoleoyl, arachidonoyl
Ste, eSte, Lin, 4Ach
For glycerol and its oxidation productsc Glycerol, glyceraldehyde, glycerone, glyceric acid
Gro, Gra, Grn, Gri
For 'glycosyl'
Ose
Glucose, galactose, fucose....
Glcd, Gal, Fuc ...
Gluconic acid, glucuronic acid
GlcA, GlcUe
Glucosaminef , N -acetylglucosamine
GlcN, GlcNAc
Neuraminic, sialic, muramic acids
Neu, Sia, Mur
33
-Acetylneuraminic N -Acetylneuraminic
NeuAcg, NeuGc
Deoxy
d
acid, N glycoloylneuraminic glycoloylneuraminic acid
Miscellaneous Ceramide, choline, ethanolamine
Cer, Cho, Etn h
Inositol, serine
Ins, Ser
Phosphatidyl, sphingosine, sphingoid, Phosphoric residue
Ptd, Sph, Spd, P Spd, P
a
These symbols are constructed in analogy to those already in use for amino acids and saccharides [11, saccharides [11, 13]; they 13]; they may assist the abbreviated representation of more complex lipids in a way similar to the peptides and polysaccharides. Prefixes such as 'iso-', 'tert-', 'cyclo' are specified in the symbols by lower-case superscripts superscripts (Pr i, But, Hxc) or lowercase prefixes (iPr, tBu, cHx), unsaturation by, e.g., D3 for a 3,4 double bond, D3 for a 3,4 triple bond (cf. Proteins, Vol. I, pp. 96-108, in Handbook in Handbook of Biochemistry Biochemistry,, 3rd edition, edited by G. Fasman, CRC Press, Cleveland, Ohio, 1976). Many of these symbols are drawn from previously published Recommendations Recommendations [11, [11, 12]. See 12]. See also Appendix A. b
Systematic and recommended trivial names of unbranched, acyclic compounds only (cf. Appendix A). Other forms are created by prefixes (e.g., 'iso-', 'tert-', 'cyclo-'). See Appendix A. c
These symbols form a self-consistent series for a group of closely related compounds. It is recognized that other abbreviations (but no symbols) are currently in use. (See Lip(See Lip2.12.) d
Not Glu (glutamic acid) or G (nonspecific).
e
Recommended in place of GlcUA, the 'A' being unnecessary.
f
Approved trivial t rivial name for 2-amino-22 -amino-2-deoxyglucose; deoxyglucose; similarly for galactose (GalNAc), etc. g
AcNeu was recommended earlier [11]. When [11]. When it is necessary to differentiate between Nacetyl and O-acetyl derivatives, Neu N Ac Ac and NeuO NeuOAc (italicized locants, in contradistinction to GalNAc, etc.) may be employed.
h
May take the form OEtN< if substitution on the nitrogen atom is to be indicated.
3.
Tabel 2. Singkatan dan contoh dari kelas utam gliserofosfolipid
34
35
