Identification of unknown plant alkaloids (KB-56-002-014)

Het project heeft tot doel een workflow te ontwikkelen voor de annotatie van nieuwe pyrrolizidine-alkaloïden in verschillende plantensoorten. Hiervoor zal een nieuw ontwikkelde en gevalideerde open access database gecombineerd met innovatieve annotatie strategieën, worden toegepast.

Pyrrolizidine alkaloïden (PA's) zijn secundaire plantenmetabolieten met giftige eigenschappen. Er zijn meer dan 800 structuren bekend in meer dan 6000 planten, waarvan de meeste behoren tot de families Asteraceae (Composieten), Boraginaceae (Ruwbladigen) en Fabaceae (Vlinderbloemigen). Veel PA's zijn vermoedelijk genotoxisch en carcinogeen bij chronische blootstelling en zijn levertoxisch in geval van acute vergiftiging. Hoewel er maar weinig PA-producerende planten zijn die door de mens gegeten worden, vormt de aanwezigheid van PA-rijk onkruid in voedselproducten het grootste risico op blootstelling. In de Europese Unie zijn daarom voor verschillende plantaardige voedingsproducten maximumgehalten vastgelegd voor PA's. 

De toxiciteit van PA's is sterk afhankelijk van de chemische structuur. Vanwege de grote diversiteit aan structuren en het voorkomen in veel verschillende plantensoorten is de analyse van PA’s een grote uitdaging en zijn veel verbindingen nog onbekend. Een bij uitstek geschikte techniek om onbekende stoffen, waaronder PA's, te analyseren is hoge resolutie massaspectrometrie (HRMS). Deze techniek genereerd echter een grote hoeveelheid aan gegevens en om deze goed te verwerken en te analyseren zijn nieuwe strategieën nodig waarbij goed gebruik gemaakt moet worden van de nieuwste ontwikkelingen op het gebied van dataverwerking. Voor dit project is met name feature-based molecular networking (FBMN) een nuttige aanpak. Hierbij worden moleculen verbonden in een netwerk op basis van de gelijkenis van hun massa spectra. Door de relatie tussen bekende en onbekende stoffen in het netwerk te onderzoeken, kunnen er conclusies worden getrokken over de structuur van onbekende PA's.

Om het netwerk op te bouwen zal er eerst een spectrale bibliotheek van ca. 100 PA-standaarden worden gemaakt. Deze zal vervolgens worden getest met behulp van een set van geselecteerde plantextracten. Het is de bedoeling dat het ontwikkelde netwerk toegankelijk wordt voor andere onderzoekers door het te uploaden naar het Global Natural Products Social Molecular Networking (GNPS) platform.