Lw——代谢组学.pptx

代谢组学 代谢组（metabolome）： 基因组的下游产物也是最终产物，是一些参与生物体新陈代谢、维持生物体正常生长功能 和生长发育的小分子化合物的集合，主要是相对分子量小于1000的内源性小分子。 代谢组学（Metabonomics/ Metabolomics ）： 通过考察生物体系（细胞、组织 或生物体）受刺激或扰动后（如将某个特定的基因变异或环境变化后），其代谢产物的变化或其随时间的变化，来研究生物体系的一门科学。 代谢组学定义 代谢物更多地反映了细胞所处环境，这与细胞的营养状态、药物和环境污染物的作用以及其它外界因素的影响密切相关； 细胞内许多生命活动是发生在代谢物层面的，如细胞信号释放，能量传递，细胞间通信等都是受代谢物调控的； 基因组学和蛋白质组学能够说明可能发生的事件，而代谢组学则反映确实已经发生了的事情； 代谢组学是系统生物学重要组成部分； 为什么研究代谢组学？ 系统生物学 基因组学 基因组 代谢组学优点 基因和蛋白表达的有效的微小变化会在代谢物上得到放大，从而使检测更容易； 代谢组学的技术不需建立全基因组测序及大量表达序列标签（EST）的数据库； 代谢物的种类要远小于基因和蛋白的数目，每个生物体中代谢产物大约在103数量级， 因为代谢产物在各个生物体系中都是类似的，所以代谢组学研究中采用的技术更通用； 1、不能将生物体所有的代谢产物全面涵盖，活的生物体的内在生物学变化，大多实验仪器存在动力学局限性，导致代谢物的化学复杂性； 2、技术难题：代谢组学中的主要技术难点在于分析物浓度的动态范围 ； 代谢组学局限性 代谢组学研究对象和方法 抗炎活性组分 代谢组学主要研究的是作为各种代谢路径的底物和产物的小分子代谢物。 其样品主要是体液以及细胞和组织的提取液。 分析方法 运用现代分析技术对目标物随时间变化的代谢物浓度进行检测，结合有效的模式识别方法进行定性、定量和分类，并将这些代谢信息与病理生理过程中的生物学事件关联起来，从而了解机体生命活动的代谢过程。 验证鉴定结果 主要技术手段是核磁共振（NMR），液-质联用（LC-MS），气-质联用（GC-MS），色谱（HPLC，GC）等 代谢组学研究流程 样品采集 样品预处理 代谢物分析-数据采集 数据分析 生命现象的解释 代谢组指一个细胞、组织或器官中所有代谢组分的集合，尤其指分子质量为1,000以下的小分子物质。 代谢组学研究的主要应用领域 药物 研发 疾病 研究 微生物代谢组学 植物代谢组学 药物筛选 药效及毒性评价 作用机制和 临床评价 病变标记物的发现 疾病的诊断 治疗和预后的判断 代谢途径及微生物代谢工程 发酵工艺的监控和优化 微生物降解环境污染物 不同基因型植物的代谢物组学表型研究 某些生态型植物的代谢物组学 受外界刺激后植物自身免疫 应答 提出问题（生理）√ 历史上玫瑰有浓郁香味 现代玫瑰消失了香味 代谢上的差异 查找导致代谢不同的原因 找到相关的基因 潜在的运用 实 例 1：Rose Scent: Genomics Approach to Discovering Novel Floral Fragrance–Related Genes Fig1. Rose flowers of cultivars Golden Gate (GG) and Fragrant Cloud (FC) at different developmental stages. 黄玫瑰有香气，从第四阶段开始。 提出问题（生理） 代谢上的差异√ 与香气有关的化合物的差异 查找导致代谢不同的原因 找到相关的基因 潜在的运用 有香气的玫瑰释放出芳香化合物，时机是在花瓣发育的后期。 → 收集挥发物 → GC-MS 分析 提出问题（生理） 代谢上的差异 查找导致代谢不同的原因√ 基因表达差异 差异基因中，有与挥发物合成相关的 找到相关的基因 潜在的运用 FC中香气物质合成相关的基因（推测）表达高。 对比两种玫瑰花瓣的基因表达 FC/EST文库→ 1834克隆→ 功能注释→ 分类→ 选出350基因做芯片探针 350探针putative functions: 因为两种花瓣在大小/颜色等有差异（科学家的经验）。 primary and secondary metabolism, development, transcription, cell growth, cell biogenesis and organization, cell rescue, signal transduction, and ESTs with unknown function. 结果：找到40个基因，既在FC中表达高，又在FC4中表达高。 比较：FC4