基于修饰组和探针分子的重要途径代谢物筛选和注释新方法北大核心CSCD

植物次生代谢物在抵御生物/非生物胁迫、生物间互作以及信息传递等方面发挥重要作用,次生代谢途径解析对植物分子育种、天然产物合成等方面具有重要意义。液相色谱-高分辨串联质谱(LC-HRMS/MS)为次生代谢物鉴定及途径表征提供了技术手段。非靶向LC-HRMS/MS方法可获得丰富的质谱信号,包括一级质谱和二级质谱(MS,MS/MS),但受质谱数据库规模以及次生代谢物复杂性的制约,次生代谢物注释十分困难。该研究以玉米叶片中苯丙烷途径代谢物为例,发展用于非靶向代谢组数据中重要途径代谢物的高效筛选和注释新方法。首先,利用公共代谢途径数据库及文献获取参与苯丙烷代谢途径的61种修饰反应类型,进而从非靶向实验数据中筛选出修饰代谢组。其次,获取开源串联质谱数据中的苯丙烷类化合物作为探针分子,构建探针分子质谱数据库。将探针分子与修饰代谢组共建分子网络,锁定目标途径代谢物并注释结构。该方法在正、负离子模式下分别筛选出玉米叶片中392个和417个苯丙烷途径候选代谢物,去冗余后共注释出129个代谢物,涉及苯丙烷代谢的主要分支途径,如黄酮途径的8个类黄酮、19个氧苷类黄酮和32个碳苷类黄酮,31个羟基肉桂酸途径代谢物以及22个木脂素途径代谢物;其中26个在PubChem和SciFinder数据库中未见收录。该研究利用探针分子结合修饰组可快速锁定途径代谢物,且有助于快速、准确的网络传播注释,可显著提高目标途径代谢物筛选与注释效率,为植物次生代谢途径的深入解析提供分析手段。