分享一篇发表在Analytical Chemistry上的文章，题目为“Deep Mining of Novel Acylated Polyamines by Integrated Prior-Knowledge-Guided Prediction and Chemical Isotope Labeling-Based Metabolomics”，通讯作者是来自中国药科大学的张培副教授和许风国教授，研究方向均为药物代谢组学。

酰化多胺类化合物是由肠道细菌产生的多胺和含有羧基的有机酸等缩合形成的一种重要代谢物，在多种疾病的发生发展中起到关键作用。但由于目前缺乏有效的分析手段以及受限于这类酰化多胺化合物在生物样品中的低丰度，发掘新型的酰化多胺存在一定的挑战。在本文中，作者通过基于先验知识引导和同位素标记的代谢组学策略，发现了几十种新型酰化多胺代谢物并通过拟靶向代谢组学方法对生物样本中酰化多胺进行半定量分析。

首先，考虑到多胺主要在肠道中产生，作者首先统计了可能来自肠道的多种有机酸，进而人为生成了一个包括267个潜在酰化多胺的预测库。在检测方面为了提高灵敏度，选择了Dns-Cl丹磺酰氯和酰化多胺中的伯胺基团反应，同时为了降低假阳性率，作者同步使用六氘代重标的Dns-Cl进行平行样品处理。为了确定酰化多胺在化学衍生化后产生的特征碎裂离子，作者合成了几种多胺和酰化多胺的Dns-Cl衍生化标准品，在质谱上能观察到特征碎裂离子以及同位素标记pattern。随后作者将这一衍生化策略应用在小鼠组织样本中。将轻重标同位素标记平行处理的样本以不同的比例混合，送入质谱检测。使用三个限制条件作为靶标筛选的标准：（1）轻重标通道中色谱峰保留时间相差小于30s；（2）质量容差小于10 ppm；（3）峰强度能对应于不同的混合比例。基于此作者筛选出66种母离子特征，并随后通过MS2进行靶向分析以观察是否具备特征碎裂离子。对于几种符合筛选标准的酰化多胺，通过化学方法合成标品，经共流出实验比对与内源样品的保留时间和二级谱碎裂模式一致，确认了几种新型酰化多胺代谢物。

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随后，作者使用了一种叫做拟靶向代谢组学的方法用于对组织样品中的酰化多胺进行半定量。这种方法是首先使用高分辨率质谱直接对生物样本分析而统计出其中各类化合物的子母离子对，有较高的代谢组覆盖率，随后通过三重四极杆质谱对得到的MRM离子对进行靶向鉴定而得到定量数据。这种方法无需标准品来限定检测的代谢物，能够用于分析已知和未知的多种化合物。基于此种方法，对溃疡性结肠炎的小鼠模型和使用抗生素处理的小鼠模型中各组织中酰化多胺类化合物水平进行了监测。实验结果显示，在经过抗生素处理后，肠道微生物群耗竭，并发现诸如丝氨酰多胺等化合物水平得到上升，当清除抗生素处理后，代谢物分布情况变为与阴性对照相似，说明肠道菌群得以逐渐恢复。这些结果有助于帮助阐释肠道中负责酰化多胺合成的细菌种类。

总的来说，本文开发了一种新型的基于先验知识和化学同位素标记的代谢组学策略，用于生物样本中酰化多胺类化合物的发现。

本文作者：SHL

责任编辑：WYQ

DOI：10.1021/acs.analchem.4c06974

原文链接：https://doi.org/10.1021/acs.analchem.4c06974