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我组建立肠道菌群相关代谢物的高覆盖分析和注释新策略

作者:时间:2024-01-23点击数:

近日,我组在肠道菌群代谢组分析领域取得新进展,建立了基于五氟苯基柱的液相色谱分离-高分辨质谱(LC-HRMS)联用的肠道菌群相关代谢物大规模检测新方法,并构建了包含1250个肠道菌群相关代谢物的LC-HRMS数据库,可为此类代谢物的高覆盖分析和注释提供技术支撑。

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肠道菌群广泛分布于哺乳动物的胃肠道,通过产生生物活性分子在多种病理生理过程中发挥重要作用,从而影响宿主的健康与疾病,这些活性小分子的高覆盖检测有助于探测肠道微生物群的功能。由于现有分析方法能力不足及代谢组学开源数据库对肠道菌群代谢物的覆盖度有限,难于实现肠道菌群代谢物的高覆盖分析。

本研究提出了一种系统性的策略用于肠道菌群相关代谢物的高覆盖检测和注释。首先建立了基于五氟苯基柱分离的LC-HRMS分析方法以覆盖多种类别的肠道菌群相关代谢物,该方法具有线性范围宽、灵敏度高、回收率好、重复性好等优点。相对于常见的反相T3柱和亲水HILIC柱,五氟苯基柱在检出率、峰响应、保留性能、同分异构体分离和峰形方面展示出更佳的性能。其次,广泛收集了文献报道的968种肠道菌群相关代谢物,并在此基础上利用无菌小鼠模型、抗生素处理小鼠模型,从血、尿和粪便样品中选定出额外的282种新型肠道菌群相关代谢物,构建了包含1250个肠道菌群相关代谢物的数据库。该数据库中的保留时间、精确质量数和二级碎片信息可用于实际生物样品中肠道菌群代谢物的靶向提取和注释。

将该策略示范性地应用于小鼠粪便、血浆和尿液样本分析,共检出并成功注释672个肠道菌群相关代谢物,其中21%为非靶向分析数据峰匹配方法遗漏的代谢物。该策略是高效捕获肠道菌群代谢组的有用工具,有助于深入地了解肠道微生物与宿主相互作用的分子机制。

相关研究成果以“Strategy for Comprehensive Detection and Annotation of Gut Microbiota-related Metabolites Based on Liquid Chromatography-High Resolution Mass Spectrometry”为题,已在《分析化学》(Anal. Chem.)发表。该工作的第一作者是我组博士研究生郑思佳,通讯作者为我组周丽娜副研究员、许国旺研究员以及中国医科大学附属盛京医院王涤非教授。上述工作得到了国家自然科学基金、辽宁省中央地方科技发展重点基金、大连化物所创新基金等的资助。(文/图  郑思佳)

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