代谢组学技术及其在低剂量辐射生物效应中的应用.pptVIP

代谢组学技术及其在低剂量辐射生物效应中的应用;主要内容;; 人类基因组以及多种模式生物、重要生物基因组全 序列的完成，标志着生命科学研究进入所谓的“后基因 组时代 (Postgenome era)”, 即产生了功能基因组学 （Functional Genomics） ;转录组学 蛋白质组学 代谢组学 表型组学 相互作用组 ……;组学时代4种最重要的组学;代谢组学（Metabonomics/ Metabolomics ）是通过考察生物体系（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（metabolome）是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。 代谢物数量因物种不同而差异较大： 植物（200 000种）、动物（2500种）、微生物（1500种） ; 代谢组学是继基因组学和蛋白质组学之后新近发展起来的一门学科，是系统生物学的重要组成部分。 基因组学和蛋白质组学分别从基因和蛋白质层面探寻生命的活动，而实际上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（cell signaling），能量传递，细胞间通信等都是受代谢物调控的。代谢组学正是研究代谢组（metabolome）——在某一时刻细胞内所有代谢物的集合——的一门学科。基因与蛋白质的表达紧密相连，而代谢物则更多地反映了细胞所处的环境，这又与细胞的营养状态，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。 因此有人认为，“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）; 代谢组学利用高通量、高灵敏度与高精确度的现代分析技术，动态跟踪细胞、有机体分泌出来的体液中的代谢物的整体组成，借助多变量统计方法，来辩识和解析被研究对象的生理、病理状态及其与环境因子、基因组成等的关系。 “代谢组学”是一种整体性的研究策略，其研究策略有点类似于通过分析发动机的尾气成分，来研究发动机的运行规律和故障诊断等的“反向工程学”的技术思路。由于代谢组学着眼于把研究对象作为一个整体来观察和分析，也被称为“整体的系统生物学”。 ;代谢组学的研究内容;;研究方法和步骤 样品制备：足量的代表性样品（-80℃保存） 2.样品分析：常用色谱-质谱联用、NMR 3.数据分析： PCA、 PLS、 ANN 4.代谢途径分析：代谢轮廓分析和代谢组学分析 ;代谢物分离鉴定技术 液相与质谱联用技术( LC-MS) 气相与质谱联用技术( GC-MS) 核磁共振技术( NMR) ; 一般来说,选择代谢物组学分析方法时,其原则是要同时考虑仪器和技术的检测速度、选择性和灵敏度,找到一种最适合目标化合物的方法。 化学分析技术中最常用的是1H核磁共振(1HNMR)以及色谱质谱联用(X-MS)，如气相色谱耦联质谱(GC/MS)、液相色谱耦联质谱(LC/MS)和毛细管电泳耦联质谱联用技术 (CE/MS)来分析研究代谢物并为其绘制图谱。这些技术的耦联可以提高对样品的分辨率、敏感性及选择度,有利于对更多的生物体系内的代谢物绘制图谱。;代谢组学数据分析 ;Tao X.M., et al. Anal Bioanal Chem., 2008, 391:2881-2889; (1) Filtering and peak detection 滤噪、峰检测 (2) Deconvolution 重叠峰解析 （3）Peak alignment 峰对齐、匹配 （4）Normalization 归一化;代谢组学研究相关数据库;;早期抑制糖分解及丙酮酸脱氢酶 晚期影响脂代谢，促进炎症反应;小鼠 出生第十天 七个月后处死 主要涉及通路：代谢、炎症反应和细胞骨架通路;;