小分子研究に向けた新手法を提案(PNNL Paper Identifies New Path to Study Small Molecules)

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2025-06-02 パシフィック・ノースウェスト国立研究所(PNNL)

米国エネルギー省のパシフィック・ノースウェスト国立研究所(PNNL)の研究チームは、質量分析データの解析において、従来の「分子ネットワーク(MNs)」を拡張した新手法「分子ハイパーネットワーク(MHNs)」を開発しました。MHNsは、従来のネットワークが2つの要素間の関係を示すのに対し、複数の要素間の複雑な関係を同時に表現できる「ハイパーエッジ」を導入しています。これにより、液体クロマトグラフィー(LC)、イオンモビリティ分光法(IMS)、質量分析(MS)などの多次元データを統合的に解析し、低濃度で複雑な混合物中の小分子の特定や構造推定が可能となります。MHNsは、視覚的な解釈性を向上させ、未注釈の分子の同定や機能解析を支援する新たなツールとして、創薬や代謝研究、環境科学などの分野での応用が期待されています。

<関連情報>

多次元メタボロミクスデータにおける発見のための分子ハイパーネットワークの導入 Introducing Molecular Hypernetworks for Discovery in Multidimensional Metabolomics Data

Sean M. Colb,Madelyn R. Shapir,Andy Li,Aivett Bilba,Corey D. Broecklin,Emilie Purvin,Cliff A. Joslyn
Journal of Proteome Research  Published: October 22, 2024
DOI:https://doi.org/10.1021/acs.jproteome.3c00634

Abstract

小分子研究に向けた新手法を提案(PNNL Paper Identifies New Path to Study Small Molecules)

Orthogonal separations of data from high-resolution mass spectrometry can provide insight into sample composition and address challenges of complete annotation of molecules in untargeted metabolomics. “Molecular networks” (MNs), as used in the Global Natural Products Social Molecular Networking platform, are a prominent strategy for exploring and visualizing molecular relationships and improving annotation. MNs are mathematical graphs showing the relationships between measured multidimensional data features. MNs also show promise for using network science algorithms to automatically identify targets for annotation candidates and to dereplicate features associated with a single molecular identity. This paper introduces “molecular hypernetworks” (MHNs) as more complex MN models able to natively represent multiway relationships among observations. Compared to MNs, MHNs can more parsimoniously represent the inherent complexity present among groups of observations, initially supporting improved exploratory data analysis and visualization. MHNs also promise to increase confidence in annotation propagation, for both human and analytical processing. We first illustrate MHNs with simple examples, and build them from liquid chromatography- and ion mobility spectrometry-separated MS data. We then describe a method to construct MHNs directly from existing MNs as their “clique reconstructions”, demonstrating their utility by comparing examples of previously published graph-based MNs to their respective MHNs.

0500化学一般
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