天然产物的串联质谱及其智能解析方法研究

通过三年来的研究和探索，我们按照项目计划全面开展和完成了该项基金课题。首先，我们对单糖、对映-阿替生烷型二萜等一些类型天然化合物的特征串联质谱裂解规律及其解析方法进行了归纳总结。随后，为了更好实现质谱分析的快速、智能和实用化，一方面我们建立了一种基于开源和免费组件的小分子数据库解决方案MyMolDB。这一解决方案支持化合物的亚结构检索、精确检索、相似度检索及组合检索这几种不同的检索方式，其性能表现在含有100万个化合物的大数据集上仍然令人满意。另一方面，在我们课题组以前对各种类型天然产物质谱裂解规律的归纳总结以及初步开发出的针对天然化合物的质谱智能解析方法（AuMass）和相应数据库的基础上建立了串联质谱智能解析方法（SmartMass）。该方法主要通过化合物骨架类型的确定、周边基团搜索及进一步的确证（如NMR信息）等三个步骤对各种类型天然化合物进行质谱解析，初步实现了天然化合物的质谱快速识别和排查。这种以分子骨架特征裂解离子为基础，以取代基丢失信息为补充的串联质谱智能解析方法的应用，使串联质谱分析在多领域、多角度、多层次和多方面发挥出了更好的作用：作为鉴定手段较好地应用于药物成分的质谱快速识别和排查以及黄芪、月季花、丹参等中藏药材化学成分的表征及体内代谢和转化产物的分析；作为化学信息的探针应用于裸蒴、黄山药等我国中藏药材及特有属药用植物中特征和新颖天然化合物的靶向分离，提高了对结构新颖天然化合物发现的效率；作为化学计量指标在一定程度上满足了羌活、蔷薇等高山植物化学生态学的探讨。该项目研究工作已经发表论文12篇（其中SCI来源期刊论文9篇），均注明由该基金资助，另有数篇正在排版和投稿中。主要依托该项目资助培养出2名博士研究生和2名硕士研究生，其中已经毕业的博士生因其学位论文工作出色分别获得中国科学院朱李月华优秀博士生奖和福建卢家锡优秀研究生奖等奖励。