基于数据非依赖采集技术的脂质组学揭示酿酒酵母低温生长的脂质代谢重塑机制

本研究针对酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)低温适应机制不明的科学问题，开发了基于LC-QTOF/MS的数据非依赖采集(DIA)脂质组学技术，首次在酰基链异构体水平解析了PC 16:1_18:0与PC16:0_18:1等结构差异，发现低温下PI、PE、MMPE及含中链脂肪酸(MCFA)的TG特异性增加，揭示Δole1和Δslc1突变株的低温生长缺陷与脂质重塑密切相关，为微生物低温适应机制研究提供了新方法学范式。

　　

在生命科学领域，微生物如何应对环境温度变化始终是极具挑战性的研究课题。作为真核模式生物的酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)，其低温适应机制尚存诸多未解之谜。传统观点认为，细胞膜脂质组成变化是低温适应的关键，但受限于分析方法，以往研究仅能在总脂肪酸水平进行粗粒度分析，无法区分PC 34:1这类脂质分子中存在的16:1_18:0与16:0_18:1等酰基链位置异构体。这种技术瓶颈严重阻碍了对脂质代谢网络精确调控机制的认知。

为解决这一难题，日本研究团队创新性地将数据非依赖采集(Data-independent acquisition, DIA)技术引入脂质组学研究，结合液相色谱-四极杆飞行时间质谱(LC-QTOF/MS)平台，建立了可分辨酰基链异构体的高精度分析方法。该研究首先在30°C培养条件下鉴定出145种二酰基脂质分子物种，远超传统数据依赖采集(DDA)方法鉴定的101种。当温度降至10°C时，系统检测到121种磷脂和二酰基甘油(DG)、260种三酰甘油(TG)特征峰以及51种鞘脂和固醇脂质，其中含中链脂肪酸(MCFA)的TG和特殊磷脂如单甲基PE(MMPE)呈现特异性积累。通过构建Δole1（缺失Δ9-去饱和酶）和Δslc1（缺失偏好MCFA的酰基转移酶）突变株，证实这些脂质重塑对低温生长具有决定性作用。

关键技术方法包括：1) 基于DIA模式的LC-QTOF/MS脂质异构体分析；2) 使用BY4742背景的基因敲除菌株（来自Horizon Discovery）；3) 同源重组构建ole1Δ突变体。

【Strains】
研究采用BY4947野生型及BY4742背景的突变株，通过将潮霉素抗性基因插入OLE1基因座构建ole1Δ菌株，确保遗传背景一致性。

【Development of DIA-based lipidomics】
与传统DDA相比，DIA方法成功区分共洗脱的PC 16:0_18:1与PC 16:1_18:0异构体（图2A），通过特征碎片离子实现精准定量，将脂质鉴定分辨率提升至酰基链组合水平。

【Discussion】
低温诱导的脂质重塑呈现三大特征：1) PI/PE/MMPE等磷脂比例重构；2) TG中MCFA掺入增加；3) Δ16:1或MCFA缺陷株表现低温特异性生长阻滞。这些发现阐明酵母通过精确调控OLE1和SL