plantMASST: Una Nueva Herramienta para la Investigación de Metabolitos de Plantas

Nuestro planeta tiene alrededor de 450 familias de plantas, 16,000 géneros y 350,000 especies de plantas vasculares. Las plantas son clave para mantener nuestro planeta sano al convertir dióxido de carbono en oxígeno. También apoyan la vida animal, incluidos los humanos, y se han usado para tratar enfermedades. A pesar de su importancia, descubrir dónde se encuentran los metabolitos de las plantas en diferentes especies es un desafío. Esto se debe a que no hay una base de datos de acceso abierto común para los metabolitos de las plantas y sus compuestos conocidos. Además, no todas las especies de plantas han sido estudiadas y no se ha encontrado cada posible metabolito.

#La necesidad de una base de datos

La mayoría de los estudios que se centran en los químicos de las plantas están limitados a ciertos grupos de plantas y se basan en datos que ya están disponibles. Esto limita la capacidad de encontrar moléculas que aún no se han descrito. Sin embargo, podemos crear un inventario completo de Metabolitos de plantas en todo el mundo porque las nuevas tecnologías y métodos en Espectrometría de masas (MS) están mejorando. Para apoyar este esfuerzo, se ha creado una nueva herramienta llamada plantMASST. Ayuda a buscar metabolitos de plantas en una gran red llamada GNPS.

#¿Qué es plantMASST?

plantMASST está diseñado para hacer más fácil la búsqueda de metabolitos de plantas. Se basa en los métodos utilizados para estudiar microbios. Esta herramienta crea una colección digital de datos metabolómicos de plantas que no han sido objetivos. Los usuarios pueden buscar tanto moléculas conocidas como desconocidas usando una base de datos curada de datos de cromatografía líquida-espectrometría de masas en tándem (LC-MS/MS) de muestras de plantas. Los resultados se pueden conectar al Árbol taxonómico más amplio de las plantas.

Hasta mayo de 2024, la base de datos plantMASST tiene más de 19,000 extractos de plantas y más de 100 millones de espectros MS/MS vinculados a sus detalles taxonómicos. Este proyecto ha sido apoyado por contribuciones de 90 científicos de todo el mundo. Actualmente, incluye 246 familias de plantas, 1,469 géneros y 2,793 especies. Se anima a la comunidad a agregar nuevos conjuntos de datos de plantas a una base de datos específica para expandir plantMASST.

#Cómo funciona plantMASST

Usar plantMASST es sencillo. Un usuario puede buscar un espectro MS/MS específico a través de su interfaz web. La salida de la búsqueda lista todos los archivos donde se encuentra el espectro elegido, basado en criterios definidos por el usuario. La herramienta también genera un árbol taxonómico interactivo para visualizar los resultados.

Para realizar una búsqueda, los usuarios pueden proporcionar un Identificador de Espectro Universal o la relación masa-carga y una lista de iones fragmentados. La configuración predeterminada para la búsqueda incluye tolerancias específicas para variaciones de masa y puntuaciones de similitud, asegurando coincidencias precisas. Los usuarios también pueden buscar análogos relacionados de moléculas conocidas y verificar en bibliotecas espectrales públicas para identificación directa.

#Aplicaciones de plantMASST

#Descubriendo productos naturales

Una aplicación clave de plantMASST es el descubrimiento de productos naturales. Los investigadores están interesados en saber dónde ocurren moléculas específicas derivadas de plantas. Por ejemplo, recientemente buscaron moroidina, un compuesto que ha mostrado promesa en el tratamiento del cáncer de pulmón. Usando plantMASST, identificaron varias especies de plantas que producen moroidina, incluyendo una que no se sabía que la producían. Esto amplia nuestro conocimiento sobre dónde se pueden encontrar compuestos valiosos.

De manera similar, la búsqueda de piperlongumina, que tiene propiedades anticancerígenas, reveló su presencia en nuevas especies de plantas que no se habían asociado previamente con esta molécula. Esto resalta cómo plantMASST puede descubrir la producción de compuestos importantes en diferentes plantas.

#Explorando compuestos neuroactivos

Otro uso significativo de plantMASST es identificar compuestos neuroactivos en plantas. Estos compuestos afectan la función cerebral y también se sabe que son producidos por los humanos. Por ejemplo, la búsqueda de serotonina, un neuroactivo común, mostró su presencia en muchas familias de plantas. Notablemente, ciertas plantas como las del género Banisteriopsis, que se usan tradicionalmente para el tratamiento de la salud mental, se encontraron con altos niveles de serotonina. Esto sugiere una investigación más profunda sobre cómo estas plantas podrían afectar la salud humana.

Además, otros compuestos neuroactivos conocidos como dopamina, GABA y THC también fueron explorados a través de plantMASST. Los resultados indicaron que plantas específicas son ricas en estos compuestos, proporcionando pistas para usos medicinales potenciales.

#Estudios dietéticos

Por último, plantMASST puede ayudar a analizar cómo las plantas son consumidas en las dietas humanas. Estudios recientes investigaron patrones dietéticos, comparando dietas veganas y omnívoras, así como dietas americanas y mediterráneas. Los resultados indicaron que las personas que siguen una dieta vegana o mediterránea tenían un mayor porcentaje de metabolitos derivados de plantas en sus muestras en comparación con los otros grupos. Esto sugiere que plantMASST puede ser útil para examinar cómo las elecciones dietéticas impactan la salud.

#Limitaciones de plantMASST

Aunque plantMASST es potente, los usuarios deben tener en cuenta sus limitaciones. La base de datos actual incluye una mezcla de muestras con diferentes condiciones experimentales. Factores como el tipo de parte de la planta utilizada, condiciones de crecimiento y métodos de extracción pueden afectar los resultados. Esto significa que incluso si se sabe que una planta produce un cierto compuesto, no siempre aparecerá en la base de datos debido a varias razones, incluyendo baja concentración del compuesto.

Además, algunas moléculas pueden tener relaciones masa-carga similares, lo que dificulta distinguir entre ellas solo basándose en sus espectros. Aunque plantMASST incluye una gran cantidad de información, actualmente solo representa una pequeña fracción de todo el reino vegetal.

#Recopilando datos para plantMASST

Para hacer posible la extensa búsqueda taxonómica, los investigadores compilaron más de 200 conjuntos de datos MS/MS disponibles públicamente y revisaron cuidadosamente cada uno. Esto incluyó una variedad de tejidos y tipos de plantas. La comunidad científica ha jugado un papel vital en contribuir a esta creciente base de datos, y seguirá expandiéndose a medida que se compartan más conjuntos de datos.

#Construyendo el árbol taxonómico

El árbol taxonómico para plantMASST fue creado usando software específico para asegurar la clasificación precisa de las plantas. Incluye solo IDs taxonómicos únicos y mantiene una línea completa para cada especie de planta. Este árbol ayuda a los usuarios a visualizar fácilmente las relaciones entre diferentes familias, géneros y especies de plantas.

#Conclusión

En resumen, plantMASST es un avance significativo en la capacidad de estudiar metabolitos de plantas en todo el mundo. Con su interfaz amigable y vasta base de datos, los investigadores pueden descubrir información importante sobre la química de las plantas. Esta herramienta abre nuevas posibilidades en el descubrimiento de fármacos, investigación en nutrición y comprensión de las interacciones de las plantas en los ecosistemas. Aunque tiene algunas limitaciones, las implicaciones potenciales para múltiples campos son sustanciales a medida que los investigadores continúan recopilando y analizando datos.