基于稳定同位素标记的假单胞菌属大规模非靶向代谢组学研究与应激相关新型代谢物发现

《Journal of Industrial Microbiology and Biotechnology》：A Survey of Burkholderiales Secondary Metabolites Using Library-Scale Stable Isotope Labeling Reveals Selective Production of Methyl-Esterified 3-Hydroxybutyrate Oligomers

　　大规模非靶向细菌代谢组学研究在解释方面通常颇具挑战，尤其对于天然产物的发现而言。复杂的原始质谱数据包含培养基成分、生物转化产物、样品前处理污染物以及源内碎片，这使得从背景特征中分辨真正由细菌合成的产物变得困难。将稳定同位素标记纳入非靶向工作流，能够实现对活跃合成化合物的选择性检测，从而大幅减少候选质谱特征数量，以突显新颖或高表达度稳定的代谢物。近期，我们实验室推出了一种名为IsoAnalyst的平行稳定同位素标记平台，该平台通过测定一组同位素标记底物的掺入速率，将次级代谢物与生物合成基因簇联系起来。在本研究中，我们将IsoAnalyst方案应用于一个包含114株假单胞菌属菌株的菌库，旨在表征该目细菌的专用代谢物化学特征，并根据标记谱将检测到的天然产物与其对应的生物合成基因簇联系起来。尽管我们的菌株匹配方案——即评估检测到的代谢物与BiG-SCAPE定义的基因簇家族之间的相关性——未能获得可靠的基因簇分配结果，但该方案成功突出了广泛分布且具有不同标记谱的代谢物。我们针对其中一部分分子进行了分离，揭示了两类源自主要生物分子代谢的化合物，它们与细胞应激反应有关。第一类分子被鉴定为溶血磷脂乙醇胺类似物，第二类则通过核磁共振波谱和质谱表征为甲酯化的3-羟基丁酸寡聚物（HB6-OMe、HB7-OMe和HB8-OMe），其聚合度高于此前报道的水平。