撰文丨李淡寧

N-酰基脂質(zhì)是指一類(lèi)由脂肪酸 ( 尾 ) 與氨基基團(tuán) ( 頭 ) 經(jīng)酰胺鍵連接而成的軛合物，其廣泛 分 布于不同物種中 ， 并與關(guān)鍵的生物學(xué)功能存在關(guān)聯(lián)，包括免疫穩(wěn)態(tài)，脂肪量形成，調(diào)節(jié)與肥胖相關(guān)的能量消耗，并對(duì)疼痛，記憶，胰島素水平亦有調(diào)節(jié)作用。典型的案列包括：控制食物攝入的N-油酰乙醇胺；改善胰島素敏感性的N-酰基牛磺酸；以及調(diào)節(jié)鈣依賴性電壓通道功能的N-花生四烯酰3-羥基-γ-氨基丁酸。其余N-酰基脂質(zhì)，如N-乙酰半胱氨酸和N - α-月桂酰-L-精氨酸，分別被FDA批準(zhǔn)用作藥物和食品成分。N-乙酰半胱氨酸具有抗氧化和抗炎特性，可用于阻止對(duì)乙酰氨基酚中毒，以及分解呼吸系統(tǒng)疾病中的粘液。 LIPID MAPS, 作為最綜合的脂質(zhì)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)之一，近期收錄了近4 00 種，具有7 6 種不同的頭部基團(tuán)源于胺類(lèi)與氨基酸的 N - 酰基脂質(zhì) 。已知的 N - 酰基脂質(zhì)可通過(guò)靶向質(zhì)譜法進(jìn)行鑒定，然而許多已知與未被報(bào)道過(guò)的 N - 酰基脂質(zhì) 往往因缺失串聯(lián)質(zhì)譜圖 參考 ，在非靶向代謝組學(xué)數(shù)據(jù)中得不到注釋?zhuān)沟帽姸啻x組學(xué)質(zhì)譜數(shù)據(jù)庫(kù)中的 N - 酰基脂質(zhì)信息資源得不到充分挖掘與使用。

近日 ， 來(lái)自加州大學(xué)圣地亞哥分校斯卡格斯藥學(xué)和藥物科學(xué)學(xué)院的 Pieter C. Dorrestein 團(tuán)隊(duì)在

Cell

為了揭示 N-酰基脂質(zhì)的存在并提高其在現(xiàn)有公共非靶向代謝組學(xué)數(shù)據(jù)中的檢測(cè)率，使公開(kāi)的代謝組學(xué)質(zhì)譜信息資源發(fā)揮出更大的科學(xué)與社會(huì)價(jià)值，本文研究人員開(kāi)發(fā)了質(zhì)譜查詢語(yǔ)言 ( Mass Spec Query Language, MassQL) 查詢，他們首先對(duì) GNPS 非靶向代謝組學(xué)質(zhì)譜數(shù)據(jù)中的2 706 個(gè)數(shù)據(jù)集包含約1 2 億串聯(lián)質(zhì)譜圖，含有2 -30 個(gè)碳且不飽和鍵至多4個(gè)的脂肪酸進(jìn)行過(guò)濾，查詢了8256 種不同的 N-酰基脂質(zhì)；多達(dá) 64 種胺和氨基酸 頭部基團(tuán) ，其中4 1 種頭部基團(tuán)未在綜合脂質(zhì)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)（LIPID MAPS、LipidBANK或SwissLipids）中記錄。隨后科研人員對(duì)更大范圍的數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行了更深入的挖掘，包括 不同物種， 奇-偶數(shù)碳脂肪酸占比 ，不飽和鍵數(shù)量 ，頭部基團(tuán)氨基酸 軛合物含量情形，各種免疫小鼠模型，人體不同器官，體液及飲食等諸多因素之間的聯(lián)系。通過(guò)對(duì)上述數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，研究人員觀察到在植物及食物數(shù)據(jù)庫(kù)中， N-酰基脂質(zhì)的脂肪酸多為超長(zhǎng)鏈脂肪酸；而在人體的各個(gè)器官與排泄物中， N-酰基脂質(zhì) 的脂肪酸多為短鏈脂肪酸；據(jù)此，研究人員推測(cè)所含短脂肪酸鏈尾的 N-酰基脂質(zhì) 既可能源自食物也可能源自腸道菌群的代謝物。這一推測(cè)隨后在不同定植小鼠小腸與結(jié)腸公共數(shù)據(jù)庫(kù)中及7 1 種人體腸道共生菌培養(yǎng)物中得到近一步佐證，二者均表明微生物可生產(chǎn)N-酰基脂質(zhì)。

緊隨其后，該團(tuán)隊(duì)為給 自建質(zhì)譜圖數(shù)據(jù)庫(kù) 的實(shí)用性提供一個(gè)案列，研究人員對(duì)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)部正在進(jìn)行的一個(gè)關(guān)于微生物對(duì) HIV 感染人群神經(jīng)認(rèn)知影響的研究課題，運(yùn)用自建質(zhì)譜圖數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì) N-酰基脂質(zhì) 進(jìn)行注釋。他們對(duì)加州大學(xué)圣地亞哥分校 HIV 神經(jīng)行為研究中心，已完成神經(jīng)認(rèn)知評(píng)估 HIV 病人與非 HIV 病人的糞便樣本數(shù)據(jù)的N-酰基脂質(zhì)進(jìn)行分析，獲得了50多個(gè)與N-酰基脂質(zhì)質(zhì)譜圖相匹配的譜圖；并觀察到 HIV 病人中結(jié)合 2碳- 5 碳短鏈脂肪酸 的組胺 N-酰基脂質(zhì) 水平有所升高，與 CD4+/CD8+ T 細(xì)胞比例成負(fù)相關(guān)；而在認(rèn)知削弱的人群中，結(jié)合2，3，5，6，7碳脂肪酸的聚胺 N-酰基脂質(zhì) 有升高，與 CD4+/CD8+ T 細(xì)胞比例成正相關(guān)。同時(shí)，研究人員發(fā)現(xiàn)與 HIV 及神經(jīng)認(rèn)知相關(guān)的組胺N-酰基脂質(zhì)是微生物生產(chǎn)的代謝物。最后，研究人員測(cè)試了N-酰基脂質(zhì)的免疫調(diào)節(jié)活性，數(shù)據(jù)顯示尸胺-C5:0、-C6:0和-C7:0，以及多巴胺-C2:0和色氨酸-C3:0顯著增加Foxp3+表達(dá)，提示其可能促進(jìn)Treg細(xì)胞分化。相反，N-酰基尸胺以脂質(zhì)鏈長(zhǎng)度依賴的方式降低Tbet+表達(dá)，提示其抑制了Th1細(xì)胞的分化。類(lèi)似地，色氨酸-C3:0也導(dǎo)致Tbet+表達(dá)降低。此外，尸胺-C5:0、尸胺-C7:0和色氨酸-C3:0顯著增加RORγT+表達(dá)，提示其可能促進(jìn)Th17細(xì)胞分化。在測(cè)試條件下，N-酰基組胺和血清素-C2:0均未表現(xiàn)出顯著的免疫調(diào)節(jié)作用。

綜上所述，該團(tuán)隊(duì)通過(guò)MassQL挖掘已有的大數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)非靶向代謝組學(xué)大數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行分析并建立了MS/MS圖譜資源庫(kù)，使得眾多N-酰基脂質(zhì)信息得以注釋。該MS/MS圖譜資源庫(kù)將增強(qiáng)未來(lái)研究中對(duì)這些化合物的注釋?zhuān)瑥亩由顚?duì)它們?cè)诮】岛图膊≈凶饔玫睦斫猓⑼癸@大規(guī)模非靶向代謝組學(xué)數(shù)據(jù)對(duì)于代謝物發(fā)現(xiàn)的價(jià)值。

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0092867425005653

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