Microsoft Word 226 Do Hoang Giang doc Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2019 ISBN 978 604 82 2981 8 511 MỘT SỐ ỨNG DỤNG CỦA KỸ THUẬT MẠNG LƯỚI PHÂN TỬ (MOLECULAR NETWORKING) TRONG NGHIÊN CỨU[.]
Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2019 ISBN: 978-604-82-2981-8 MỘT SỐ ỨNG DỤNG CỦA KỸ THUẬT MẠNG LƯỚI PHÂN TỬ (MOLECULAR NETWORKING) TRONG NGHIÊN CỨU CÁC HỢP CHẤT TỰ NHIÊN Đỗ Hoàng Giang Đại học Korea, Seoul, Hàn Quốc, email: giangdh.91@gmail.com GIỚI THIỆU CHUNG Mạng lưới phân tử (Molecular Networking) phương pháp ứng dụng tin học nghiên cứu khối phổ phân mảnh (MS/MS) hợp chất hóa học sinh học, phát triển nhóm nghiên cứu giáo sư Pieter Dorrestein đại học California, San Diego, Hoa Kỳ giới thiệu rộng rãi từ năm 2014[1] Kỹ thuật Mạng lưới phân tử cho phép người sử dụng so sánh số lượng lớn phổ khối phân mảnh hợp chất với nhằm phát hợp chất nhóm hợp chất có khối phổ phân mảnh tương đồng, từ tìm chất lớp chất có liên hệ mặt cấu trúc[2] Bên cạnh đó, việc phân tích liệu Mạng lưới phân tử tự động kết hợp với trình truy cập so sánh với kho liệu mở GNPS nhóm nghiên cứu giáo sư Dorrestein phát triển kho liệu tham khảo khối phổ lớn phổ biến Thế giới MassBank, ReSpect, NIST…[3] Hơn nữa, việc sử dụng sở liệu Mạng lưới phân tử hồn tồn miễn phí, vậy, nhà nghiên cứu rút ngắn thời gian so sánh liệu mà tiết kiệm nhiều chi phí để mua quyền truy cập sở liệu Mạng lưới phân tử nhận nhiều quan tâm từ nhóm nghiên cứu hợp chất tự nhiên nhóm nghiên cứu protein lipit Trong công bố này, xin giới thiệu số ứng dụng kỹ thuật Mạng lưới phân tử việc phân biệt thành phần hóa học số nguyên liệu tự nhiên, như, bán định lượng số hợp chất có hoạt tính sinh học cao mẫu nghiên cứu PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Các mẫu phân tích bao gồm sáu mẫu cao làm giàu Flavonoids (PF1-PF6), cao chiết ethanol mẫu thực vật chưa xác định (CP) ba mươi mẫu cặn chiết etyl acetat củanấm vi sinh (FG1-FG30) hòa tan methanol HPLC (Sigma-Aldrich) nồng độ mg/ml phân tích hệ thống UPLC Waters ACQUITY (Waters) với cột pha đảo ACQUITY UPLC BEH C18 column (2,1 x 100 mm, 1,7 µm) Hai kênh dung mơi bao gồm (A) nước cất HPLC (Sigma-Aldrich) chứa 0.1% Foocmic axit (Sigma-Aldrich) (B) Acetonitrile HPLC (Sigma-Aldrich), tốc độ dòng 300 µl/min theo chương trình gradient từ 20 đến 100% B phút, kèm theo 90 giây rửa cột (100%B) 90 giây ổn định cột (20%B) Hệ thống HPLC kết nối với khối phổ kế LCQ fleet Ion trap MS (Thermo Scientific) để thu phổ khối tổng (TIC) phổ khối phân mảnh (MS/MS) Buồng ion hóa ESI điều kiện capillary voltage 35V; capillary temperature 275oC; tune lens voltage 50V; spray voltage 3,5V; auxiliary gas flow rate 30 L/min ; sheath gas flow rate 50 L/min Dữ liệu phổ khối xuất dạng raw chuyển đổi sang dạng mzXML phần mềm MS Convert thuộc gói phần mềm ProteoWizard (proteowizard.sourceforge.net) Các tệp liệu sau chuyển đổi sử dụng để khai triển Mạng lưới phân tử trực tuyến website http://gnps.ucsd.edu Các thơng số đặc trưng q trình khai triển sau: 511 Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2019 ISBN: 978-604-82-2981-8 Bảng Các thơng số đặc trưng q trình khai triển mạng lưới phân tử* Thông số Giá trị Pair minimum Cosine 0,5 Parent mass tolerance (Da) 2,0 Fragment ion tolerance (Da) 0,9 Minimum matched peaks Network top K 10 Minimum cluster size *Ý nghĩa thông số trình bày bảng S1 phần thơng tin bổ sung (Supporting Information) Sau việc triển khai hoàn tất, tệp kết tải máy tính đọc phần mềm Cytoscape (http://Cytoscape.org) diễn chất mẫu CP, nút màu xanh biểu diễn chất sáu mẫu cao làm giàu Flavonoids (PF1-PF6), nút màu xám biểu diễn chất ba mươi mẫu nấm (FG1FG6) Ba nút có kích thước lớn nhất, thể dạng biểu đồ tròn đại diện cho ba Flavonoids quercetin, Alpinumisoflavone 4’-O-methylalpinumisoflavone phát sáu mẫu PF1-PF6 CP Từ hình thấy rằng, hợp chất từ cặn chiết ba mươi mẫu nấm sử dụng có phổ khối phân mảnh khác biệt với hợp chất mẫu cao chiết từ thực vật Không có chất bắt gặp mẫu thực vật lẫn mẫu nấm phân tích Điều phù hợp với thực tế hợp chất thứ cấp từ nấm vi sinh thường có cấu trúc khác với hợp chất thực vật KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 3.1 Phân loại thành phần hóa học mẫu cặn chiết Hình Một đoạn mạng lưới phân tử mẫu nấm vi sinh Tên chất tìm thấy từ sở liệu tham khảo hiển thị nút tương ứng Hình Mạng lưới phân tử tất mẫu phân tích Các nút màu đỏ, xám xanh biểu diễn chất thuộc mẫu CP, FG1-FG30 PF1-PF6 Ba nút có dạng biểu đồ trịn biểu diễn ba hợp chất Flavonoids phát đồng thời mẫu CP sáu mẫu PF1-PF6 Mạng lưới phân tử ba mươi mẫu cao chiết thể hình Mỗi nút đặc trưng cho khối phổ phân mảnh hợp chất mẫu phân tích Khi hợp chất có phổ khối phân mảnh tương tự với giá trị cosine lớn 0,5 chúng hiển thị liên kết với Các nút màu đỏ biểu 512 Hình Một đoạn mạng lưới phân tử cao chiết thực vật cao chiết làm giàu Flavonoids Biểu đồ tròn cho biết tỉ lệ quercetin mẫu CP (phần màu đỏ) sáu mẫu làm giàu Flavonoids, từ PF1 đến PF6 (các phần từ xanh đậm đến tím theo thứ tự ngược chiều kim đồng hồ) Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2019 ISBN: 978-604-82-2981-8 Kết đối chiếu với sở liệu phổ khối gợi ý số hợp chất có mẫu phân tích Theo đó, cặn chiết mẫu nấm vi sinh phát chứa nhiều chất béo (Hình 2), mẫu cao chiết thực vật sử dụngchứa nhiều hợp chất Flavonoids (Hình 3) 3.2 Bán định lượng số Flavonoids mẫu thực vật quercetin so với tổng số phổ khối phân mảnh chất tất mẫu kể trên.Cơ sở trình dựa thực tế rằng, mẫu phân tích điều kiện diện tích tín hiệu số lượng tín hiệu phát tỉ lệ thuận với Do đó, mẫu có hàm lượng hợp chất cao mẫu khác có nhiều số liệu phổ chất Mặc dù khơng đưa số xác hàm lượng chất mẫu, chức giúp ích đáng kể cho q trình so sánh hàm lượng hợp chất mẫu khác Trong trường hợp địi hỏi kết xác hơn, cần sử dụng thêm mẫu chất chuẩn có nồng độ xác định pha mẫu thử nồng độ cố định trước đưa vào phân tích khối phổ KẾT LUẬN Hình Nhóm nút biểu diễn hai hợp chất Alpinumisoflavone 4’-O-methylalpinumisoflavone Phần màu đỏ biểu diễn số liệu cho mẫu cao chiết CP, phần lại, theo thứ tự ngược chiều kim đồng hồ biểu diễn số liệu mẫu từ PF1 đến PF6 Trong trình khai triển Mạng lưới phân tử, số lượng phổ khối phân mảnh hợp chất khối phổ tổng mẫu đếm dùng làm sở để so sánh hàm lượng hợp chất mẫu khác Ví dụ, hình 4, q trình khai triển Mạng lưới phân tử phát tổng cộng 53 phổ khối phân mảnh hợp chất 4’-Omethylalpinumisoflavone từ liệu phổ sáu mẫu cao chiết giàu Flavonoids (PF1 đến PF6) mẫu cao chiết CP, mẫu CP đóng góp phổ, tương ứng 19% số phổ hợp chất Tương tự vậy, mẫu CP đóng góp 19% 2% số liệu phổ khối phân mảnh chất alpinumisoflavone Qua công bố này, giới thiệu số ứng dụng Mạng lưới phân tử, kỹ thuật mẻ lĩnh vực phân tích nghiên cứu hợp chất tự nhiên Kỹ thuật nhiều tiềm để khai thác hi vọng đón nhận nhiều bạn đồng nghiệp Việt Nam TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Jacob Winnikoff et al (2014) Quantitative molecular networking to profile marine cyanobacterial metabolomes, J Antibiot 67, 105–112 [2] Louis Felix Nothias et al (2018) Bioactivity-Based Molecular Networking for the Discovery of Drug Leads in Natural product bioassay-guided fractionation,J Nat Prod 81, 758-767 [3] Mingxun Wang et al (2016) Sharing and community curation of mass spectrometry data with Global Natural Products Social Molecular Networking, Nat Biotechnol 34, 828–837 513 ... phổ, tương ứng 19% số phổ hợp chất Tương tự vậy, mẫu CP đóng góp 19% 2% số liệu phổ khối phân mảnh chất alpinumisoflavone Qua công bố này, giới thiệu số ứng dụng Mạng lưới phân tử, kỹ thuật mẻ... diễn ba hợp chất Flavonoids phát đồng thời mẫu CP sáu mẫu PF1-PF6 Mạng lưới phân tử ba mươi mẫu cao chiết thể hình Mỗi nút đặc trưng cho khối phổ phân mảnh hợp chất mẫu phân tích Khi hợp chất có... hồ biểu diễn số liệu mẫu từ PF1 đến PF6 Trong trình khai triển Mạng lưới phân tử, số lượng phổ khối phân mảnh hợp chất khối phổ tổng mẫu đếm dùng làm sở để so sánh hàm lượng hợp chất mẫu khác