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GIPMA:基于 2D 1H–13C HSQC 的代谢组学的全局强度引导峰匹配和对齐
Analytical Chemistry ( IF 6.7 ) Pub Date : 2023-02-02 , DOI: 10.1021/acs.analchem.2c03323
Huan Du 1, 2 , Xiu Gu 1, 2 , Jialuo Chen 1, 2 , Caihong Bai 1, 2 , Xiaohui Duan 3, 4 , Kaifeng Hu 1, 3
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二维 (2D) 1 H– 13 C 异核单量子相干 (HSQC) 越来越多地应用于代谢组学研究,因为与一维 (1D) 1 H NMR 相比,它可以大大提高分辨能力。然而,用于基于 2D NMR 的代谢组学的峰匹配和对齐工具等预处理方法落后于 1D 1的类似方法基于 H NMR 的代谢组学。跨多个样本正确匹配和对齐 2D NMR 光谱特征对于后续的多变量数据分析尤为重要。考虑到各种代谢物的不同强度动态范围和多个样品光谱中的化学位移变化,我们在这里开发了一种高效的 2D 1 H– 13峰匹配和对齐算法C 基于 HSQC 的代谢组学,称为全局强度引导峰匹配和对齐 (GIPMA)。在 GIPMA 中,所有光谱中识别的峰汇集在一起​​并按强度排序。较强峰的化学位移被认为比较弱峰的化学位移更准确和可靠。如果最强的未指定峰不在任何现有峰簇 (PC) 的化学位移公差范围内,则选择它作为新簇的参考,或者它与现有 PC 匹配并且 PC 的对齐化学位移是更新为簇中所有峰的化学位移的强度加权平均值。设置最佳化学位移公差 (Δδ o) 对于跨多个样本的峰匹配和对齐至关重要。GIPMA动态搜索并智能选择Δδ o用于峰匹配以最大化有效峰簇(vPC)的数量,即多个样本之间的光谱特征。通过GIPMA,全自动峰向匹配和对齐不需要任何光谱作为初始参考,而每个PC的化学位移更新为同一PC中所有峰化学位移的强度加权平均值,保证是统计上更准确。每个代表性光谱特征的准确化学位移将有助于后续的峰分配,并且对于正确的代谢物鉴定和结果解释至关重要。所提出的方法在由七种典型代谢物组成的六种模型混合物的光谱上成功证明,产生了所有已知光谱特征的正确匹配。GIPMA 的性能也在 2D 上得到了展示五种石斛的 29 个样品的 87 种实际提取物的1 H– 13 C HSQC 光谱。GIPMA 对 87 个匹配和对齐的光谱进行层次聚类分析 (HCA) 和主成分分析 (PCA),将 29 个样本正确分类为五组。总之,所提出的 GIPMA 算法提供了一种实用的峰匹配和对齐方法,以促进基于 2D NMR 的代谢组学研究。



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更新日期:2023-02-02
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