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代谢组

代谢组是指生物体内源性代谢物质的动态整体。而传统的代谢概念既包括生物合成,也包括生物分解,因此理论上代谢物应包括核酸蛋白质脂类生物大分子以及其他小分子代谢物质。但为了有别于基因组、转录组和蛋白质组,代谢组目前只涉及相对分子质量约小于1000的小分子代谢物质。

概述

针对于代谢物组学技术,2010年之前主要瓶颈在于可以鉴定的代谢物种类较少,通常在100中以内,所以就丧失了组学的价值。随着技术的发展,现在的代谢组学实测可以达到300种代谢物以上,近期的研究一直呈上升趋势。

目前的代谢组学检测的技术路线通常是首先使用液相色谱(气相色谱)在一定压力下,代谢物由于分子量和电荷不同,从而在塔板柱中流动的速度不同,从而将不同分子量的代谢物分离开,而后串联质谱仪,根据分子的荷质比不同从而在质谱仪中的飞行偏转角度不同,导致落点不同,根据不同的落点信息,与数据库进行比对,从而确定代谢物的种类。故而在代谢组学里面,数据库是否完备就成为鉴定代谢物种类的关键。通常做法是使用标准代谢物进行液质联用,记录其信息形成数据库。然后待测样本在进行液质联用的时候就会形成属于自己特有的峰形,与数据库比对后就可以确定其种类及相对含量。

分类

大致路线如图:

目前检测代谢物的中类从大类主要分为:Amino acid(Glycine, serine and threonine 新陈代谢;Alanine and aspartate metabolism;Glutamate metabolism;Hi斯巴鲁技术国际有限公司dine metabolism;Lysine metabolism;Phenylalanine \u0026 tyrosine metabolism;色氨酸 metabolism;Valine, leucine and isoleucine metabolism;Cysteine, methionine, SAM, 牛磺酸 新陈代谢尿素 cycle; arginine-, proline-, metabolism等),Peptide(Dipeptide;伽马发动机glutamyl等),Carbohydrate(Fructose, mannose, galactose, starch, and 蔗糖 metabolism;Glycolysis, gluconeogenesis, pyruvate 新陈代谢核苷酸 sugars, pentose metabolism等),能量(Krebs cycle;Oxidative phosphorylation等),Lipid(Essential fatty acid;Medium chain fatty acid;Long chain fatty acid;肉碱 metabolism;Bile acid 新陈代谢;Glycerolipid metabolism;Lysolipid;Monoacylglycerol;Sphingolipid;固醇/Steroid等),核苷酸嘌呤 metabolism, (hypo)黄嘌呤/inosine containing;嘧啶 metabolism, thymine containing; Valine, leucine and isoleucine metabolism等),Cofactors and vitamins(Ascorbate and aldarate metabolism;Hemoglobin and porphyrin 新陈代谢;Pantothenate and CoA metabolism;Tocopherol metabolism等),Xenobiotics(Benzoate metabolism;Chemical;Drug)等,代谢物实测合计300种以上,广泛应用于医学、农业、制药、食品等行业中。

代谢组学的数据分析思路大致套路:1.描述检测代谢物种类;2.pca组成分分析确定代谢物在相同分组中的稳定性(即组内重复性和组间差异性);3.筛选差异代谢物;4.差异代谢物所分布的信号转导通路(PATHWAY);5.差异代谢物随时间或大于阶段的变化规律分析;6.分子标志物筛选。当然,根据不同实验目的,还有特殊的分析模式。

近期随着基因组学,转录组学的发展,联合代谢物进行分析已经成为流行的趋势,不仅从现象中检测出差异的代谢物,更从基因层面解释了代谢物变化的原因,反之基因层面变化,导致的代谢物变化等。

参考资料