Metabolic profiling of cyanobacterial extracts using multivariate data analysis for their anti-obesity properties

Abstract

Background. Obesity has become a major health issue worldwide. Progression of obesity has been linked to numerous of comorbidities such as coronary heart disease, heart failure, hypertension and diabetes mellitus. The urge for new anti-obesity drugs with less adverse effects is apparent. Metabolites from cyanobacteria have been associated with anti-obesity bioactivity and that has evoked increased interest of finding a new drug from that source.Aims. The aim of this study was to perform multivariate data analysis (MVDA) on 117 cyanobacterial extracts to identify potential biomarkers with anti-obesity properties.Methods. Obtained data from UPLC-QTOF-MS was preprocessed by MarkerLynx software to optimize the data evaluation. MVDA was performed utilizing SIMCA software. Principal component analysis (PCA) and orthogonal partial least squeares discriminant analysis (OPLS-DA) were applied to explore if there was any difference between strains which were „active“ versus „non-active“. Several biomarkers, with the highest variability were then selected from different fractions of cyanobacteria.Results and discussion. MVDA was performed on three different fractions, A, B and C of each cyanobacteria strain. From fraction A, only 3 potential biomarkers from 11 active extracts of A were discovered. However, for fraction B there were 15 potential biomarkers discovered from 11 active extracts of B, and 7 potential biomarkers were discovered from 6 active extracts of fraction C. Conclusions. The following strains, LEGE07159B, LEGE06147B, LEGE06105B, LEGE07459C, LEGE06114C showed the most promising results. These strains need to be cultured and tested again for bioactivity. If they test positive, then they need to be cultured in high quantity to conduct NMR analysis for structural elucidation.

Bakgrunnur. Offita er eitt helsta heilsufarsvandamál víðsvegar um allan heim. Offita hefur verið tengd við ýmsa fjölkvilla eins og kransæðasjúkdóm, hjartabilun, háþrýsting og sykursýki týpu 2. Þörfin fyrir ný lyf gegn offitu með vægari aukaverkunum er augljós. Sýnt hefur verið fram á virkni lífefna úr cyanobakteríum gegn offitu og það hefur aukið áhuga á að finna ný lyf frá þeim uppruna. Markmið. Markmið þessarar rannsóknar var að framkvæma fjölþáttagreiningu á 117 útdráttum úr cyanóbakteríum til þess að auðkenna hugsanleg lífmerki með virkni gegn offitu. Aðferðir. Gögn sem fengin voru úr UPLC-QTOF-MS voru forunnin af forritinu MarkerLynx til þess að hámarka mat á gögnum. Fjölþáttagreining var framkæmd í forritinu SIMCA. PCA gröf voru notuð til þess að skoða hvort að einhver breytileiki væri á milli stofna, með „virkni“ og „án virkni“. OPLS-DA líkön voru notuð til að bera saman stofna með og án virkni í þeim tilgangi að auðkenna breytileikann milli þeirra. Nokkur lífmerki, með hæsta breytileikann voru síðan valin úr mismunandi útdráttum cyanobaktería.Niðurstöður og umræður. Fjölþáttagreining var framkvæmd á þremur mismunandi útdráttum, A, B og C, úr cyanóbakteríum. Einungis 3 hugsanleg lífmerki fundust úr 11 A útdráttum sem mældir voru með virkni. Hinsvegar, fyrir útdrátt B fundust 15 hugsanleg lífmerki úr 11 útdráttum af B, og 7 hugsanleg lífmerki fundust úr 6 útdráttum af C sem mældust með virkni. Ályktanir: Eftirfarandi stofnar, LEGE07159B, LEGE06147B, LEGE06105B, LEGE07459C, LEGE06114C sýndu mest lofandi niðurstöðurnar. Þeir innihéldu lífmerki sem gátu einungis fundist í stofnum sem höfðu mælst með virkni. Þessir stofnar þurfa að vera ræktaðir upp aftur og lífvirkni þeirra prófaðir. Ef lífvirkni mælist, þá þarf að rækta stofnana upp í hærra magni til að framkvæma kjarnsegulhermun.