核磁共振技术在代谢组学中的应用2005-04(王亚琴)

代
谢
组
学
代谢组学 代谢组学是通过考察生物体系受刺激或扰动后 如将某个特定基因变异或环境变化后）， ），其 （如将某个特定基因变异或环境变化后），其 代谢产物的变化或代谢产物随时间的变化， 代谢产物的变化或代谢产物随时间的变化，来 研究生物体系的代谢途径的一种技术1。 研究对象 研究方法
核 磁 共 振 在 代 谢 组 学 中 的 应 用
四
展望
核磁共振的发现及其谱仪的发展
核磁共振的发现
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何谓核磁共振 核磁共振是指处在某个磁场中的物质的原子核系 统受到相应频率的电磁辐射作用时， 统受到相应频率的电磁辐射作用时，在它们的磁能级之 间发生的共振跃迁现象。 间发生的共振跃迁现象。 核磁共振技术的发展
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核磁共振的主要技术
目前，核磁共振的主要技术： 目前，核磁共振的主要技术： （1）一维单核核磁共振技术 ） （2）二维及多维核磁共振技术 ） （3）多核核磁共振技术 ） （4）固体高分辨核磁共振技术 ） （5）核磁共振联用技术 ）
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核磁共振联用技术
LC-NMR联用主要有三种模式： 联用主要有三种模式： 联用主要有三种模式
连续流动模式 停止流动模式 峰存储模式 两种接口：停止流动接口单元 峰存储接口单元 两种接口：停止流动接口单元 ，峰存储接口单元 。 M.V.S.Elipe et al.用LC-NMR法研究了 法研究了MK-0869的代谢物4. 用 法研究了 的代谢物
LC-MS-NMR 的应用 LC-MSS.Bajad et al.用LC-MS-NMR法鉴定了尿中胡椒碱的一种新代谢物5。 al.用LC-MS-NMR法鉴定了尿中胡椒碱的一种新代谢物
展
望
NMR技术在分析测试领域的作用越来越大。 技术在分析测试领域的作用越来越大。 技术在分析测试领域的作用越来越大 适用于固体，液体，甚至半固体样品。 适用于固体，液体，甚至半固体样品。 出现了多种核磁探头，如多共振探头，成像探头， 出现了多种核磁探头，如多共振探头，成像探头， 超低温探头， － 探头等。 超低温探头，CP－MAS探头等。 探头等 800MHz的超高场核磁共振仪应用范围更宽，功能 的超高场核磁共振仪应用范围更宽， 的超高场核磁共振仪应用范围更宽 更强大。 更强大。 核磁的软件技术更先进。 核磁的软件技术更先进。 各种化学计量学方法广泛应用于核磁数据处理中， 各种化学计量学方法广泛应用于核磁数据处理中， 如偏最小二乘法，主成分分析等。 如偏最小二乘法，主成分分析等。 LC-NMR,LC-MS-NMR联用技术越来越成熟。 联用技术越来越成熟。 联用技术越来越成熟
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一维核磁共振技术在代谢组学中的应用 （1） 核磁共振氢谱在代谢组学中的应用 ） 1H NMR光谱是一种非靶点的方法。 光谱是一种非靶点的方法。 光谱是一种非靶点的方法 氢的NMR技术有固有的灵敏性 技术有固有的灵敏性。 氢的NMR技术有固有的灵敏性。 随着核磁共振成像技术的发展， 随着核磁共振成像技术的发展，利用核磁共振光谱 对于人在体研究，可采用非入侵形式。 对于人在体研究，可采用非入侵形式。 核磁共振氢谱广泛的应用于代谢组学中。 核磁共振氢谱广泛的应用于代谢组学中 H.C.Bertram et al.用1H NMR光谱法测定牛血浆中挥 用 光谱法测定牛血浆中挥 发性脂肪酸2。
Hector C.Keun等应用Байду номын сангаас温探针13C NMR技术通 等应用低温探针 技术通 过研究大鼠尿液中的代谢物考察了肼的毒性3
2 二维核磁共振在代谢组学中的应用 原理7
二维核磁基本上分为两大类 二维J谱 二维 谱： 二维相关谱： 二维相关谱：
大鼠尿液中代谢物的分析（ 肼给药48小时后 小时后） 例 ： 大鼠尿液中代谢物的分析 （ 肼给药 小时后 ） [Anal Chem.2002,74,4588-4593]
参考文献
1 Nicholson J K,Bollard M E,Lindon J C,Holmes E.Drug discovery ,2002,1:153 2 H.C.Bertrama,* , N.B.Kristensenb,A.Malmendalc et al.
Analytica Chimica Acta 536(2005) 1-6 3 Hector C.Keun,*+ Olaf Beckonert,+ Julian L.Griffin+ et al. Anal Chem.2002,74,4588-4593 4 Maria Victoria Silva Elipe*, Su-Er W.Huskey ,Bing Zhu J.Pharm.Biomed.Anal.30(2003)1431-1440 5Sunil Bajada,* ,Mohane Coumara ,Ravi Khajuriaa ,Om P.Surib,Kasturi L.Bedia European Journal of Pharmaceutical Sciences 19(2003)413-421 6Markus Godejohanna,* ,Li-Hong Tsenga ,Ulrich Braumanna ,et al. Journal of Chromatography A,1058(2004)191-196 7《二维核磁共振简明原理及图谱解析》 杨立编著 兰州大学出版社 1996 8《有机结构分析》伍越环 编 中国科学技术大学出版
Seminar Ⅰ
核磁共振技术
在
代谢组学中的应用
导师：梁鑫淼 学生：王亚琴
2005.04.28
一
核磁共振的发现及其谱仪的发展
核磁共振的定义 核磁共振技术的发展 核磁共振的主要技术
二 三
代谢组学 核磁共振技术在代谢组学中的应用
一维核磁共振技术的应用 二维及多维核磁共振技术的应用 核磁共振联用技术的应用
缺点：灵敏度比质谱要低的多； 缺点：灵敏度比质谱要低的多； 氘代试剂一般较贵。 氘代试剂一般较贵。 可以采用SPE与NMR在线或离线联用6 与 可以采用 在线或离线联用 代谢组学的研究对于基因组学，基因转录组学， 代谢组学的研究对于基因组学，基因转录组学， 及疾病诊断等方面都有深远意义， 及疾病诊断等方面都有深远意义，核磁技术可 提供强大的结构信息， 提供强大的结构信息，在代谢组学中有广阔的 应用前景
（2） 13C NMR 在代谢组学中的应用 ）
NMR的灵敏度很低。碳谱的灵敏度只有氢谱 的灵敏度很低。 的灵敏度很低 的1/58008 。
13C
但是，碳谱化学位移广，分辨率较氢谱高；而且， 但是，碳谱化学位移广，分辨率较氢谱高；而且， 可得到分子骨架信息；可得到羰基，氰基， 可得到分子骨架信息；可得到羰基，氰基，季碳 等氢谱无法得到的信息。 等氢谱无法得到的信息。科学家们尝试用各种方 法提高碳谱的灵敏度。 法提高碳谱的灵敏度。