Elucidating the molecular mechanism of herbal medicine by the advances in computational mass spectrometry

通过计算质谱的进步阐明草药的分子机制

• 批准号: 21K18216
• 负责人: 津川 裕司
• 金额: $ 16.64万
• 依托单位: Tokyo University of Agriculture and Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Research (Pioneering)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-07-09 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-21K18216/
• 关键词: 生薬; マルチオミクス; 質量分析; インフォマティクス; 天然物化学; 統合オミクス; システムバイオロジー; 質量分析インフォマティクス; メタボローム; データサイエンス; プロテオーム

本研究では、質量分析駆動型のオミクス解析を用いることで、生薬の薬理作用を分子レベルで理解することを目的としている。特に、甘草(Glycyrrhiza uralensis)は漢方製剤の約７割に用いられる重要な植物資源であり、抗腫瘍、抗菌、抗炎症、免疫調節作用など多様な生理活性が報告されていることから、本研究における主な題材と位置付けている。まず、抗炎症活性が知られている甘草由来天然物であるisoliquiritigenin（ILG）と甘草抽出エキス(GU)をマクロファージ由来細胞であるRAW264.7に添加し、化合物添加の有無におけるリポ多糖 (LPS) 誘導性炎症過程を評価した。LPS処理24時間の時点でILG 添加群とGU添加群の両方においてIL-6の有意な低下が確認できたことから、LPS処理から24時間後までの時系列親水性メタボローム、リピドーム、リン酸化プロテオームデータを取得し、解析を行った。炎症惹起24時間後のLPS群において、メタボローム解析の結果では、好気的解糖の亢進、クエン酸サイクル障害、アルギニン代謝(一酸化窒素産生)の亢進、脂肪酸や中性脂質の蓄積など、先行研究と同様の結果が得られた。その一方で面白いことに、甘草由来天然物添加群においてこれら代謝変化は減弱され、特にILG添加群においてはシトルリンの顕著な減少が見られ、一酸化窒素の産生抑制を示唆する結果を得た。またリン酸化プロテオームの結果からは、LPS刺激15分後において、解糖系の律速酵素である代謝酵素6-phosphofructokinaseのリン酸化レベルがGUおよびILG添加群で有意に低下しており、甘草天然物が解糖系亢進を抑制する分子機構が一部明らかとなった。

The purpose of this study is to use quality analysis and dynamic optical analysis to understand the pharmacological effects of biological drugs in molecular terms. Glycine licorice uralensis is an important plant resource source with anti-inflammatory, anti-inflammatory, anti-inflammatory and anti-inflammatory effects. Anti-inflammatory activity was evaluated by adding or not adding isoliquitigenin (ILG) and licorice extract (GU) to RAW264.7 cells. At 24 hours after LPS treatment, the ILG addition group and the GU addition group were identified as intentionally low levels of IL-6. At 24 hours after LPS treatment, the time series of hydrophilicity was determined. The results of LPS cluster analysis 24 hours after inflammation initiation were as follows: hyperglycation of good qi, hyperglycation of acid, hyperglycation of lipid metabolism (production of an acid), accumulation of fatty acids and neutral lipids, and the results of previous studies. The results showed that the metabolism of natural substances was weakened, and the production of acid was inhibited by ILG. The results showed that after LPS stimulation for 15 minutes, the metabolic enzyme 6-phosphokinase and the enzyme 6-phosphokinase of glucohydrolysis system were inhibited by GU and ILG.

项目成果

RIKEN computational mass spectrometry

RIKEN计算质谱法

Guiding the choice of informatics software and tools for lipidomics research applications.

• DOI: 10.1038/s41592-022-01710-0
• 发表时间: 2023-02
• 期刊: NATURE METHODS
• 影响因子: 48
• 作者: Ni, Zhixu;Wolk, Michele;Jukes, Geoff;Espinosa, Karla Mendivelso;Ahrends, Robert;Aimo, Lucila;Alvarez-Jarreta, Jorge;Andrews, Simon;Andrews, Robert;Bridge, Alan;Clair, Geremy C.;Conroy, Matthew J.;Fahy, Eoin;Gaud, Caroline;Goracci, Laura;Hartler, Juergen;Hoffmann, Nils;Kopczyinki, Dominik;Korf, Ansgar;Lopez-Clavijo, Andrea F.;Malik, Adnan;Ackerman, Jacobo Miranda;Molenaar, Martijn R.;O'Donovan, Claire;Pluskal, Tomas;Shevchenko, Andrej;Slenter, Denise;Siuzdak, Gary;Kutmon, Martina;Tsugawa, Hiroshi;Willighagen, Egon L.;Xia, Jianguo;O'Donnell, Valerie B.;Fedorova, Maria
• 通讯作者: Fedorova, Maria

Defining the Scope of Exposome Studies and Research Needs from a Multidisciplinary Perspective.

• DOI: 10.1021/acs.estlett.1c00648
• 发表时间: 2021-10-12
• 期刊: Environmental science & technology letters
• 影响因子: 10.9
• 作者: Zhang P;Carlsten C;Chaleckis R;Hanhineva K;Huang M;Isobe T;Koistinen VM;Meister I;Papazian S;Sdougkou K;Xie H;Martin JW;Rappaport SM;Tsugawa H;Walker DI;Woodruff TJ;Wright RO;Wheelock CE
• 通讯作者: Wheelock CE

代謝物質量分析インフォマティクスの最新の研究動向と展望

代谢物分析信息学最新研究趋势与展望

• 发表时间: 2022
• 作者: Tsugawa Hiroshi;Rai Amit;Saito Kazuki;Nakabayashi Ryo;津川 裕司
• 通讯作者: 津川 裕司

Ion identity molecular networking for mass spectrometry-based metabolomics in the GNPS environment.

• DOI: 10.1038/s41467-021-23953-9
• 发表时间: 2021-06-22
• 期刊: Nature communications
• 影响因子: 16.6
• 作者: Schmid R;Petras D;Nothias LF;Wang M;Aron AT;Jagels A;Tsugawa H;Rainer J;Garcia-Aloy M;Dührkop K;Korf A;Pluskal T;Kameník Z;Jarmusch AK;Caraballo-Rodríguez AM;Weldon KC;Nothias-Esposito M;Aksenov AA;Bauermeister A;Albarracin Orio A;Grundmann CO;Vargas F;Koester I;Gauglitz JM;Gentry EC;Hövelmann Y;Kalinina SA;Pendergraft MA;Panitchpakdi M;Tehan R;Le Gouellec A;Aleti G;Mannochio Russo H;Arndt B;Hübner F;Hayen H;Zhi H;Raffatellu M;Prather KA;Aluwihare LI;Böcker S;McPhail KL;Humpf HU;Karst U;Dorrestein PC
• 通讯作者: Dorrestein PC