代謝組

代謝組

代謝組是指生物體內源性代謝物質的動態整體。而傳統的代謝概念既包括生物合成,也包括生物分解,因此理論上代謝物應包括核酸、蛋白質、脂類生物大分子以及其他小分子代謝物質。但為了有別於基因組、轉錄組和蛋白質組,代謝組目前只涉及相對分子質量約小於1000的小分子代謝物質。

基本介紹

  • 中文名:代謝組
  • 外文名:Metabolome
  • 類別:動態整體
  • 含義:代謝物質
概述,分類,

概述

針對於代謝物組學技術,2010年之前主要瓶頸在於可以鑑定的代謝物種類較少,通常在100中以內,所以就喪失了組學的價值。隨著技術的發展,現在的代謝組學實測可以達到300種代謝物以上,近期的研究一直呈上升趨勢。
目前的代謝組學檢測的技術路線通常是首先使用液相色譜(氣相色譜)在一定壓力下,代謝物由於分子量和電荷不同,從而在塔板柱中流動的速度不同,從而將不同分子量的代謝物分離開,而後串聯質譜儀,根據分子的荷質比不同從而在質譜儀中的飛行偏轉角度不同,導致落點不同,根據不同的落點信息,與資料庫進行比對,從而確定代謝物的種類。故而在代謝組學裡面,資料庫是否完備就成為鑑定代謝物種類的關鍵。通常做法是使用標準代謝物進行液質聯用,記錄其信息形成資料庫。然後待測樣本在進行液質聯用的時候就會形成屬於自己特有的峰形,與資料庫比對後就可以確定其種類及相對含量。

分類

大致路線如圖:
代謝組檢測流程代謝組檢測流程
目前檢測代謝物的中類從大類主要分為:Amino acid(Glycine, serine and threonine metabolism;Alanine and aspartate metabolism;Glutamate metabolism;Histidine metabolism;Lysine metabolism;Phenylalanine & tyrosine metabolism;Tryptophan metabolism;Valine, leucine and isoleucine metabolism;Cysteine, methionine, SAM, taurine metabolism;Urea cycle; arginine-, proline-, metabolism等),Peptide(Dipeptide;gamma-glutamyl等),Carbohydrate(Fructose, mannose, galactose, starch, and sucrose metabolism;Glycolysis, gluconeogenesis, pyruvate metabolism;Nucleotide sugars, pentose metabolism等),Energy(Krebs cycle;Oxidative phosphorylation等),Lipid(Essential fatty acid;Medium chain fatty acid;Long chain fatty acid;Carnitine metabolism;Bile acid metabolism;Glycerolipid metabolism;Lysolipid;Monoacylglycerol;Sphingolipid;Sterol/Steroid等),Nucleotide(Purine metabolism, (hypo)xanthine/inosine containing;Pyrimidine metabolism, thymine containing; Valine, leucine and isoleucine metabolism等),Cofactors and vitamins(Ascorbate and aldarate metabolism;Hemoglobin and porphyrin metabolism;Pantothenate and CoA metabolism;Tocopherol metabolism等),Xenobiotics(Benzoate metabolism;Chemical;Drug)等,代謝物實測合計300種以上,廣泛套用於醫學、農業、製藥、食品等行業中。
代謝組學的數據分析思路大致套路:1.描述檢測代謝物種類;2.PCA組成分分析確定代謝物在相同分組中的穩定性(即組內重複性和組間差異性);3.篩選差異代謝物;4.差異代謝物所分布的信號轉導通路(PATHWAY);5.差異代謝物隨時間或大於階段的變化規律分析;6.分子標誌物篩選。當然,根據不同實驗目的,還有特殊的分析模式。
近期隨著基因組學,轉錄組學的發展,聯合代謝物進行分析已經成為流行的趨勢,不僅從現象中檢測出差異的代謝物,更從基因層面解釋了代謝物變化的原因,反之基因層面變化,導致的代謝物變化等。

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