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我组提出修饰基团辅助的非靶向代谢组学定性新策略

作者:时间:2021-07-31点击数:

基于高分辨质谱的非靶向分析方法可得到成千上万的代谢特征,但对其结构进行鉴定仍然是一大挑战,目前仅2% ~20%的可被注释,其余的被称为“暗物质”。针对此问题,我组与德国Tuebingen大学医院合作提出了一种基于修饰基团的代谢物定性新策略,不仅大大提高了非靶向代谢组定性的覆盖度,同时也提高了代谢物注释的准确度。

该策略分为以下三步:首先采用数据依赖的扫描模式通过多次迭代,分别在高、中、低三个能量下采集混合样本的二级质谱数据;然后利用特征中性丢失对修饰基团信息进行自动批量注释;最后通过递进的数据库搜索获得代谢物的候选结构。

该策略的主要优势在于借助修饰基团信息可缩减候选化合物列表,提高注释效率和准确度,并可通过“搜索基底代谢物”的方法对不包含在公共数据库中的新型修饰代谢物进行结构注释。在人尿液混合样本中,我们发现22%的代谢特征具有修饰子结构,且主要的修饰类型为葡萄糖醛酸化(33%)、硫酸化(20%)和乙酰化(6%)。在383个注释的代谢物中,100个用标样进行了验证,并有50个未被包含在常见的代谢组学数据库如KEGG和HMDB中。该策略应用于妊娠糖尿病和正常孕妇尿样分析,83个妊娠糖尿病相关的差异代谢物被注释,其中67%带有修饰基团。羟基化、硫酸化和葡萄糖醛酸化的代谢物在妊娠糖尿病患者尿中显著上调,而甘氨酸和半胱氨酸结合型代谢物含量下降。该示范性应用证明了我们的策略在发现疾病相关代谢物方面的潜力。该修饰基团辅助的非靶向定性新策略有望应用于多种生物样本(微生物、植物、动物、人),并扩展到外源性药理研究领域。

上述工作得到了国家自然科学基金项目、国家重点研发计划、德国联邦教育和研究部等基金的资助。相关研究成果发表在Analytical Chemistry(2021 Jul 30. doi: 10.1021/acs.analchem.1c01715.)。该文的第一作者为郑思佳,通讯作者为R. Lehmann,赵欣捷,许国旺。(文/图郑思佳)

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