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Metabolomía inversa para el descubrimiento de estructuras químicas en humanos

Emily C Gentry ^1,2,3, Stephanie L Collins ⁴, Morgan Panitchpakdi ^1,2

¹Skaggs School of Pharmacy and Pharmaceutical Sciences, University of California, San Diego, La Jolla, CA, USA.
²Collaborative Mass Spectrometry Innovation Center, Skaggs School of Pharmacy and Pharmaceutical Sciences, University of California, San Diego, La Jolla, CA, USA.
³Department of Chemistry, Virginia Tech, Blacksburg, VA, USA.
⁴Department of Biochemistry and Molecular Biology, The Pennsylvania State University, University Park, PA, USA.
⁵Department of Pediatrics, University of California, San Diego, La Jolla, CA, USA.
⁶Department of Computer Science and Engineering, Jacobs School of Engineering, University of California, San Diego, San Diego, CA, USA.
⁷Department of Chemistry, North Carolina State University, Raleigh, NC, USA.
⁸Department of Pathology, University of California, San Diego, La Jolla, CA, USA.
⁹Laboratory of Metabolism, Center for Cancer Research, National Cancer Institute, National Institutes of Health, Bethesda, MD, USA.
¹⁰Broad Institute of MIT and Harvard, Cambridge, MA, USA.
¹¹Immunity, Inflammation, and Disease Laboratory, Division of Intramural Research, National Institute of Environmental Health Sciences, National Institutes of Health, Research Triangle Park, NC, USA.
¹²Center for Molecular Toxicology and Carcinogenesis, Department of Veterinary and Biomedical Sciences, The Pennsylvania State University, University Park, PA, USA.
¹³Division of Gastroenterology, Department of Pediatrics, Rady Children's Hospital University of California San Diego, La Jolla, CA, USA.
¹⁴Center for Microbiome Informatics and Therapeutics, Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, MA, USA.
¹⁵Division of Gastroenterology, Massachusetts General Hospital, Boston, MA, USA.
¹⁶Division of Gastroenterology, University of California, San Diego, La Jolla, CA, USA.
¹⁷Center for Computational and Integrative Biology, Massachusetts General Hospital and Harvard Medical School, Boston, MA, USA.
¹⁸Department of Molecular Biology, Massachusetts General Hospital and Harvard Medical School, Boston, MA, USA.
¹⁹CU-UCSD, Center for Mucosal Immunology, Allergy and Vaccine Development, University of California, San Diego, La Jolla, California, USA.
²⁰Department of Chemistry, University of North Carolina at Chapel Hill, Chapel Hill, NC, USA.
²¹Center for Microbiome Innovation, Jacobs School of Engineering, University of California, San Diego, San Diego, CA, USA.
²²Department of Bioengineering, University of California, San Diego, San Diego, California, USA.
²³Skaggs School of Pharmacy and Pharmaceutical Sciences, University of California, San Diego, La Jolla, CA, USA. pdorrestein@health.ucsd.edu.
²⁴Collaborative Mass Spectrometry Innovation Center, Skaggs School of Pharmacy and Pharmaceutical Sciences, University of California, San Diego, La Jolla, CA, USA. pdorrestein@health.ucsd.edu.

⁰Skaggs School of Pharmacy and Pharmaceutical Sciences, University of California, San Diego, La Jolla, CA, USA.

Nature +

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5 de diciembre de 2023

Ver abstracta en PubMed

Resumen

La metabolomía inversa vincula nuevas moléculas con enfermedades. Los investigadores encontraron conjugados específicos de ácido biliar elevados en pacientes con enfermedad inflamatoria intestinal (EII), lo que ofrece nuevos conocimientos diagnósticos y terapéuticos.

Área De La Ciencia

La bioquímica
Metabolomía
Inmunología

Sus Antecedentes

La metabolomía no dirigida lucha por identificar estructuras moleculares y sus conexiones de enfermedad.
Se necesita una nueva estrategia de descubrimiento para vincular los metabolitos detectados con el contexto biológico.

Objetivo Del Estudio

Introducir metabolómica inversa para la identificación de las moléculas y sus asociaciones fenotípicas.
Investigar las asociaciones entre los metabolitos sintetizados y las enfermedades humanas, específicamente la enfermedad inflamatoria intestinal (EII).

Principales Métodos

Se han sintetizado diversas clases de metabolitos (por ejemplo, ácidos biliares, N-acil amidas).
Se han buscado datos metabolómicos públicos utilizando espectros de espectrometría de masas en tándem de compuestos sintetizados.
Resultados validados en cohortes de EII en humanos y evaluación de la participación en la vía.

Principales Resultados

Los ácidos biliares conjugados específicos identificados (conjugados de ácido cólico) aumentaron en pacientes con enfermedad de Crohn.
Se ha demostrado que estos ácidos biliares afectan las vías relacionadas con la EII, incluidas las respuestas de las células T y la actividad del receptor X pregnano.
Se ha demostrado la producción bacteriana de estos amidatos biliares por los géneros Bifidobacterium, Clostridium y Enterococcus.

Conclusiones

La metabolomía inversa es una poderosa estrategia para descubrir estructuras moleculares y sus asociaciones fenotípicas.
Los ácidos biliares conjugados específicos son biomarcadores potenciales y objetivos terapéuticos para la EII.
Las bacterias intestinales juegan un papel en la producción de metabolitos asociados a la enfermedad.

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