GNPS中超实用工具——基于特征的分子网络

2021.8.27

分子网络是非靶向数据分析中将数据进行可视化和标注的重要工具，所谓分子网络就是将采集的数据和谱库中的数据进行对比，并连接到类似谱图的分子，组成一个互联的分子网络。在分子网络中，相似的分子会被分到同一个“分子家庭”中，而不是简单地用糖基化、氧化、还原等等这样的方式区分。

全球天然产物分子网络（GNPS）是通过色谱峰检测和色谱峰对齐来进行数据处理的一款基础工具，于2013年首次公开访问（https://gnps.ucsd.edu），目前广泛应用于代谢组学的分析领域。其服务器架设在加州大学圣地亚哥分校，超过3000个CPU核，已为超过150个国家的科研工作者提供了帮助。

然而，GNPS有很大的局限性，就是只考虑了MS1的信息，而布鲁克提供的基于特征的分子网络对其提供了很好的补充。何谓“特征”，就是考虑了一个分子的同位素峰、MS2、保留时间甚至是淌度，将所有的信息归为一个“分子特征”。基于此开发了基于特征的分子网络（FBMN）

(https://ccms-ucsd.github.io/GNPSDocumentation/featurebasedmolecularnetworking)。该工具支持各类软件，我们创建了一套在线的简化流程，如图1a。目前已成为GNPS中第二常用的工具，如图1b。

FMBN可以对LC-MS2数据进行高效的同分异构体可视化和标注。如图2a和b所示，一个大戟植物提取物中药物发现项目，图2c和d所示，检测粪便样本中微生物来源的脂质。在这两个案例中，FMBN都利用了保留时间区分了多种化合物。FMBN还可以去冗余，提供检索效率，例如检测血浆样本中的EDTA，图2e和f。FMBN提供了精确定量（将母离子，加合物，同位素峰的峰面积或峰高相加），测得化合物标曲的R2更高，如图2g和h所示。

FMBN还提供了带有离子淌度的分子网络，目前使用FMBN积分的淌度数据可以用MetaboScape、MSdial、Progenesis QI处理。详细的FMBN使用教程请看网站https://ccms-ucsd.github.io/GNPSDocumentation/featurebasedmolecularnetworking/.

参考文献

Nothias, L.F.; Petras, D., et al. Feature-based molecular networking in the GNPS analysis environment. 2020. Nature Methods.

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