[논문]Practical Guide to NMR-based Metabolomics - I : Introduction and Experiments

Jung, Young-Sang

doi:10.6564/jkmrs.2017.21.3.096

Practical Guide to NMR-based Metabolomics - I : Introduction and Experiments 원문보기

Journal of the Korean magnetic resonance society, v.21 no.3, 2017년, pp.96 - 101

Jung, Young-Sang

Abstract ▼ AI-Helper

Metabolomics is one of latest '-omics', which is to analyze metabolome in cells, tissues and biofluids and to study metabolisms. It has become increasingly popular since 1990. The first goal of metabolomics is to analyze metabolites in a technical aspect. The major two analytical platforms in metabolomics are NMR spectroscopy and mass spectrometry (MS). MS is superior to NMR for detecting many more metabolites. That is one of the most important factors in metabolomics. However, NMR also has several advantages over MS. In this review, I firstly introduced metabolomics by comparing NMR-based metabolomics and MS-based metabolomics. Second, I explored technical issues on sample preparation and NMR experiments for metabolite identification and quantification.

주제어

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문제 정의

이번 리뷰에서는 대사체학을 핵자기공명분광기와 질량분석기의 기술적인 측면을 비교하며 간략하게 소개했다. 그리고 NMR 기반 대사체학 연구를 위한 기술요소 중에서 시료 전처리와 대사체 동정과 적량을 위한 NMR 실험에 대해서 논의 했다. 다음에 연재될 리뷰에서는 대사체 동정과 적량에 대해서 논의할 것이고, 마지 막으로 연재될 리뷰에서는 NMR spectrum processing 및 다변량 분석에 대해서 논의할 것이다.
대사체학 연구를 위한 다음 이슈는, 실험을 통해서 각 시료 당 얻은 NMR 또는 MS 스펙트 럼을 어떻게 비교 분석하느냐 하는 것이다. 두가지 다른 접근 방식이 있다.
이번 리뷰에서는 대사체학을 핵자기공명분광기와 질량분석기의 기술적인 측면을 비교하며 간략하게 소개했다. 그리고 NMR 기반 대사체학 연구를 위한 기술요소 중에서 시료 전처리와 대사체 동정과 적량을 위한 NMR 실험에 대해서 논의 했다.

제안 방법

반면 'Metabolic fingerprinting' 경우에는 대사물질의 동정과 적량을 배제한다. 그리고 개개 대사물질을 비교 분석하기 보다는 스펙트럼을 자체를 서로 비교한다. 그런데 각 스펙트럼은 대략 수 천개의 변량(variate)을 가지고 있다.
다음으로 대사물질 동정을 위해서는 1D 13C 실험을 비롯해서 다양한 two dimensional (2D) NMR 실험을 한다. 대표적인 실험으로는 1H-1H J-resolved spectroscopy (JRES), 1H-1H correlation spectroscopy (COSY), 1H-1H total correlation spectroscopy (TOCSY), 13C distortionless enhancement by polarization transfer (DEPT), 1H-13C heteronuclear single quantum coherence spectroscopy (HSQC), 1H-13C heteronuclear multiple bond correlation (HMBC) 등이 있다.

대상 데이터

대사체학에 사용되는 NMR 실험 시료는 크게 두 종류로 나눌 수 있다. 액체상 (liquid state) 시료와 반고체상 (semi-solid state) 시료이다. 액체상 시료에는 혈액, 소변, 뇌척수액 (cerebral spinal fluid), 침 (saliva) 등이 있고, 전처리 과정이 매우 쉽고 간단하다.

후속연구

그리고 NMR 기반 대사체학 연구를 위한 기술요소 중에서 시료 전처리와 대사체 동정과 적량을 위한 NMR 실험에 대해서 논의 했다. 다음에 연재될 리뷰에서는 대사체 동정과 적량에 대해서 논의할 것이고, 마지 막으로 연재될 리뷰에서는 NMR spectrum processing 및 다변량 분석에 대해서 논의할 것이다.

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