代谢组学 - 生物化学与分子生物学.ppt

学生：赵珊 夏常艳 王亮根 李戆敏 2008.10.26 代谢组学的定义 代谢组学( metabonomics/metabolomics) 是关于生物体内源性代谢物质的整体及其变化规律的科学。代谢组学的中心任务包括检测、量化和编录生物内源性代谢物质的整体及其变化规律，联系该变化规律与所发生的生物学事件或过程的本质。 有人认为，“基因组学和蛋白质组学告诉你什么可能会发生，而代谢组学则告诉你什么确实发生了。”（Bill Lasley, UC Davis） 研究手段 分析方法 色谱-质谱联仪方法 磁共振波谱法 色谱-核磁-质谱联仪法 数据分析处理 非指导性(unsupervised)方法 主成分分析(principal component analysis，PCA) 指导性(supervised)方法 偏最小二乘法为基础的分析(partial least square,PLS) 应用 在基础生命科学研究中的应用 代谢组变化的分析可以与基因或表达改变的后果联系起来，从而认识相关基因的功能 动物宿主代谢和体内菌群代谢相关性的整合研究 在药物研发中的应用用于 药物筛选、药物毒理、药理和临床评价等诸多方面 在病理生理研究中的应用 高血压、多种肿瘤、老年骨质疏松、风湿性关节炎、可传染性脑病、血吸虫病、应激、肠炎和克朗氏病、衰老、肠道综合征、糖尿病和肝炎、先天性代谢疾病等疾病 营养代谢组学 表儿茶素影响动物代谢组、大豆异黄酮影响人体代谢组、长链不饱和脂肪酸动物代谢组影响 基于LCMS和NMR的番茄代谢组学相关性分析 （Intra- and inter-metabolite correlation spectroscopy of tomato metabolomics data obtained by liquid chromatography-mass spectrometry and nuclear magnetic resonance） 作者：Sofia Moco, Jenny Forshed, Ric C. H. De Vos, Raoul J. bino, Jacques Veroort 文献来源：Metabolomics (2008) 4:202–215 DOI 10.1007/s11306-008-0112-8 前言 NMR和LCMS是代谢学研究的常用的技术手段。 将同一样品的NMR和LCMS谱图分析获取的代谢组学数据统计结合，这就可以了解同一代谢物的光谱及其性质的关系。 相关性分析是一种统计学方法，可用于建立一生物系统代谢物信息的相互关系。 在本文中， 利用1H NMR和精确质量液相—四极杆飞行时间质谱（LS- QTOF-MS）技术分析50种蕃茄栽培品种成熟果实的代谢谱图。 材料和方法 50个蕃茄栽培品种（94种基因型，华盛顿的温室） 六种标准品（L-Trp，D-(+)-Glc，柠檬酸，芦丁, 氯原酸, α-蕃茄素） 样品前处理 蕃茄切片→氮冷冻→-80℃保存→冷冻干燥→精确称取0.3克干粉→加1.2ml甲醇→超声15min→3000g离心5min→φ0.2μm过滤→取600μl,NMR分析→稀释4倍,LCMS分析（4 ℃ 条件下进行）。 NMR分析 500 MHz Bruker AMX NMR 光谱（5mm TXI 探针，298 K） +Bruker XWIN-NMR version 2.1（傅里叶变换） LCMS分析（LC-QTOF-MS） Waters Alliance 2795系统+分析柱+ HTWaters 2996 PDA 检测器+QTOF Ultima V4.00.00质谱 数据处理 软件：MATLAB version7.10 主成分分析（PCA） 相关性分析：Pearson相关性系数 马尔距离：MD＝ 结果与讨论 1H NMR分析 LCMS分析 标准品的NMR和LCMS响应值 样品LCMS-LCMS信号的相关性 生物学样品NMR-LCMS信号的相关性 1H NMR分析 芳香族化合物区 糖区 氨基酸区 检测方法是建立先前报导的番茄样品研究结果和基于NMR的数据库。 初级代谢物：浓度高 次级代谢物：种类多 LCMS分析 代谢谱图与以前报导相似（MOCO et 2006) 检测方法基于先前出版的番茄代谢组学的LCMS数据库 NMR/LCMS数据的PCA 樱桃番茄与牛肉番茄和圆番茄的代谢差异较大，牛肉番茄和圆番茄的代谢相似 标准品的NMR和LCMS剂量效应 六种标准品在两种方法的计量效应关系。 在NMR中，仪器响应是呈线性关系（所有共振和被测的代谢物，相关性系数均