Doğal Ürün Yapılarının İncelenmesinde Kütle Spektrometresi Moleküler Ağlarının Uygulanması
Bileşiklerin yapısal analizi, özellikle nadir veya değerli Çin tıbbi malzemelerinin maddi temelini ortaya çıkarmak için doğal ürünlerin keşfi için çok önemlidir. Bununla birlikte, çok çeşitli bileşik yapılarının analizi, doğal ürünlerin karakterize edilmesindeki en büyük zorluklardan biri olan önemli miktarda zaman ve insan gücü gerektirir. Bu nedenle, kütle spektrometresi moleküler ağ teknolojisi doğal ürünlerin yapısal araştırmalarına uygulanmaktadır.

Sıvı kromatografi tandem kütle spektrometrisi (LC-MS/MS) metabolomik alanında en yaygın kullanılan analitik yöntemlerden biridir, ancak bu karmaşık verilerin yorumlanması doğal ürün araştırmalarında büyük bir zorluktur. Son yıllarda, moleküler ağlar gibi yeni biyoinformatik yöntemlerin ortaya çıkması, karmaşık matrislerde bilinen bileşiklerin tanınması için yeni fikirler ve perspektifler sağlamıştır. Küresel Doğal Ürünler Sosyal Moleküler Ağı (GNPS), tandem kütle spektrometresi verilerinin açık bir veritabanıdır ve şu anda moleküler ağları uygulayabilen ve LC-MS/MS tarafından oluşturulan veri kümelerini analiz edebilen tek halka açık temel platformdur. GNPS'deki moleküler ağların görselleştirilmesi, her spektrumu bir düğüm olarak temsil eder ve spektrumların spektrumlara göre düzenlenmesi, düğümler arasındaki bağlantıları temsil eder. İlgili moleküler spektrumlar, GNPS'de çevrimiçi moleküler ağlar olarak görselleştirilebilir. GNPS toplam 235850 spektrum ve 22644 bileşikten oluşmaktadır. GNPS sadece bilinen bileşiklerin, analogların tanımlanmasını ve moleküler ağlardaki bileşiklerin otomatik analizini sağlamakla kalmaz, aynı zamanda birden fazla kaynaktan ikincil kütle spektrometresi verilerini çoğaltma, bağlama ve saklama yeteneğine de sahiptir.

Moleküler ağ (MN), MS/MS verilerini düzenlemek ve görselleştirmek için kullanılan bir platformdur. Her kütle spektrumu bir vektör olarak kabul edilir ve kosinüs benzerliği kullanılarak diğer tüm kütle spektrumlarıyla karşılaştırılır. İki kütle spektrumu arasındaki benzerlik bir eşiği aştığında, bunlar moleküler ağda birbirine bağlanır. 2012 yılında Profesör Pieter ilk kez moleküler ağ teknolojisini önerdi. Kütle spektrometresi moleküler ağı, çeşitli doğal ürünlerin analizi için uygun olan tandem kütle spektrometresi analizine (MS/MS) dayalı bir yöntemdir. Amacı, bilinen bileşikleri hızlı bir şekilde tanımlamak ve bilinmeyen çeşitli doğal ürünleri belirlemektir. Kısacası, bu yöntem tandem kütle spektrometresi verilerinin toplanmasını ve parça benzerliğine dayalı bir ağ oluşturulmasını içerir. Bu teknoloji doğal ürünler, metabolomik ve ilaç keşfi gibi alanlarda yaygın olarak uygulanmaktadır.

Şu anda, Trivella ve arkadaşları ile Fox Ramos ve arkadaşları, MN'nin karmaşık karışımlardaki doğal ürünleri hızlı bir şekilde tanımlamak ve yeni doğal ürünlerin keşfine yardımcı olmak için oldukça etkili bir araç olduğunun kanıtlandığını bildirmiştir; Nothias Esposito ve arkadaşları, MN'nin kütle spektrometrisine dayalı metabolomiklerde bitkilerde spesifik metabolitlerin oluşumunu karakterize etmek için etkili bir araç olduğunu bildirmiştir; Kang ve arkadaşları, ikincil metabolitleri benzer kümelere sınıflandırmak için MN'yi kullanmış ve bu da doğal ürün araştırmalarında hedefleri taramak ve izole etmek için kullanılmıştır; Lei ve ark. MN kullanarak işlenmemiş ve işlenmiş akonit içeriğindeki farklılıkları gözlemlemiştir; Ayrıca Tian ve ark. MN'nin farklı çeşit ve kökenlerden gelen çayın kimyasal bileşimindeki farklılıkları açıkça gözlemleyebildiğini, böylece çayın kalitatif ve kantitatif değerlendirmesini mümkün kıldığını bildirmiştir; Fragman iyonlarının türlerini ve fragman iyonlarının göreceli içerik değişikliklerini analiz ederek, doğal ürünlerin moleküler yapısındaki değişiklikler ve fonksiyonel gruplarının dönüşümü, doğal ürünlerin üretilip üretilmediğini veya dönüştürülüp dönüştürülmediğini belirlemek için çıkarılabilir.

 

Geçtiğimiz birkaç yıl içinde MN, doğal ürünlerin yapısal araştırmasını basitleştirmek için yeni bir araç olarak önerilmiş ve doğal ürünlerdeki kimyasal ve aktif bileşenlerin keşfi, ayrılması, hazırlanması, yapısal tanımlanması ve kantitatif analizine başarıyla uygulanmıştır. MN, farmakolojik madde temellerini ve metabolik süreçlerini daha iyi aydınlatabilen doğal ürünlerin in vivo bileşimini ve metabolitlerini incelemek için uygundur.

Karakteristik fragman iyonlarını karşılaştırmak ve türlerini ve göreceli içerik değişikliklerini analiz etmek için MN kullanarak, doğal ürünlerin biyosentetik yollarını çıkarmak için kullanılabilecek doğal ürünlerin moleküler yapı değişikliklerini ve fonksiyonel grup dönüşümlerini çıkarabiliriz. Bununla birlikte, literatür araştırması, MN'nin doğal ürün araştırmalarında kullanılması için yeni bir yön olabilecek yurtiçi ve yurtdışında çok fazla ilgili rapor bulunmadığını ortaya koymuştur.

Özetle, şimdiye kadar MN esas olarak doğal ürünlerin yapısal tanımlanmasında uygulanmıştır. Diğer teknolojilerle birleştirildiğinde, özellikle yeni yapıların ve aktif bileşenlerin keşfi için doğal ürünlerin yapısal araştırması için verimli ve hızlı bir yöntemdir. Vücuttaki metabolizma, kantitatif analiz ve biyosentetik yollar üzerine nispeten az araştırma vardır ve bu, araştırmacıların gelecekte odaklanabileceği bir yöndür.