代谢组学2.代谢物鉴定

Posted 2020-11-26 jessepeng

代谢物的鉴定流程

蛋白组比基因组和转录组落后一档次，代谢组学比蛋白组又落后一档次，仅化合物的鉴定就让人头疼。

流程如下：

• 化合物精确质量数
• 数据库检索
• 一级鉴定（筛选分子量相同的离子）。解决质量数问题。
• 一级鉴定（通过同位素分布比对，筛选分子量和元素组成相同的离子）。解决同位素问题。
• 二级鉴定。通过标准品谱图库或者理论二级谱图库（公共数据库）与实际二级谱图匹配，筛选分子量、元素组成、结构相似的离子。解决同分异构体问题。

细节：
1.合并加和离子。
实验设计加和形式：M+NH4, M+K, M+Na, M+H-H2O, M+H。质量会发生偏移，保留时间不变。

2.根据质量数匹配进行一级鉴定。

• 对于确定加和形式的，直接用中性质量进行匹配；
• 对于不能确定加和形式的，尝试使用不同的加和形式进行匹配；如下：
  352.1941这个m/z，
  假设其加和形式为M+H，则其中性质量为351.1941，通过这个质量数得到两个匹配结果；
  假设其加和形式为M+NH4，其中性质量为335.1941，通过这个质量数得到一个匹配结果；

3.合并同位素峰。
碳原子的两种同位素形式：C12及C13。

对于上面这个分子：
没有C13：204.09 Da； 一个C13：205.09 Da；两个C13：206.09 Da；
没有C13的称为单同位素峰；
同位素峰中强度最大的称为最高同位素峰；
同位素峰强度的加权称为平均同位素质量；
单同位素峰一般也是最高同位素峰。

4.根据同位素峰相似度进行一级鉴定。
理论同位素峰：根据给定分子式的元素组成即可计算出该分子的理论同位素峰分布。
通过比较理论同位素峰分布与实际检测到的同位素峰分布的相似度来辅助鉴定。

5.利用二级谱图库进行二级鉴定。

• 标品二级谱图
  通过采集标准品得到的谱图；
  存在于数据库中，或者是通过购买标准品采集而得到；
  不同仪器得到的二级谱图有所差别，但是主要的峰是一致的。
• 理论二级谱图
  通过对一个已知的分子式进行理论碎裂而得到的谱图。
  能够找到的实际谱图的数量过少；理论谱图是实际谱图的一个有力补充。

6.数据采集模式
同蛋白一样，也是DDA和DIA两种。
二级谱图解析：
通过计算得出母离子a，b的子离子是哪些，在实际的实验中，通过二级谱图解析计算得到了每一个母离子的子离子有哪些；
计算软件：MetFrag；
Waters公司的商业软件progensis QI集成了解卷积与二级谱图解析的功能。

7.公共数据库
HMDB、KEGG、PlanCyc、Lipid Maps、ECMDB、YNDB、BMDB、LipidBlast。

鉴定到的化合物并不都是正确的，可按可信度划分不同等级报到。

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从谱图到峰表

1. 原始谱图
2. 处理：

• 峰识别
  依据信噪比、最大峰宽、强度低值下限来识别信号峰；
• 峰对齐
  -- 峰对齐对基于LC-MS、GC-MS平台非常重要，对于基于NMR则相对不那么重要；
  -- 峰对齐软件：XCMS、ChromA、Mzmine；大部分算法都是基于保留时间及质量数进行对齐。

• 合并同位素峰

• 合并加和离子

1. 峰强度表