代谢组学是效仿基因组学和蛋白质组学的研究思想,对生物体内所有代谢物进行定量分析,并寻找代谢物与生理病理变化的相对关系的研究方式,是系统生物学的组成部分。
?其研究对象大都是相对分子质量1000以内的小分子物质。
?先进分析检测技术结合模式识别和专家系?#36710;?#35745;算分析方法是代谢组学研究的基本方法。
?其样品主要是动植物的细胞和组织的提取液。
?主要技术手?#38382;?#26680;磁共振(NMR)、?#21183;祝∕S)、色谱(HPLC,GC)。

代谢组学的特点

?关注内源化合物
?对生物体系的小分子化合物进行定量定性研究
?上述化合物的?#31995;?#21644;下调指示了与疾病、毒性、基因修?#20301;?#29615;境因子的影响
?上述内源性化合物的知识可以被用于疾病的诊断和药物筛选。

代谢组学的优点

1、基因和蛋白表达的有效的微小变化会在代谢物?#31995;?#21040;放大,从而使检测更容易;
2、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;
3、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,细菌基因组中几千个基因;
4、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;

代谢组学分析研究方法

1、气相色?#23376;脛势?#32852;用(GC—MS):气相色谱的流动向为惰性气体,气-固色谱法中以表面积大且具有一定活性的吸附剂作为固定相。当多组分的混合样品进入色谱柱后,由于吸附剂对每个组分的吸附力不同,经过一定时间后,各组分在色谱柱中的运行速度也?#31570;?#21516;。吸附力弱的组分容易被解吸下来,最先离开色谱柱进入检测器,而吸附力最强的组分最不容易被解吸下来,因此最后离开色谱柱。如此,各组分得以在色谱柱中彼此分离,顺序进入检测器中被检测、记录下来。
2、液相色?#23376;脛势?#32852;用(LC—MS):?#21183;?#20998;析是一种测量离子荷质比(电荷-质量比)的分析方法,其基本原理是使试样中各组分在离子源中发生电离,生成不同荷质比的带正电荷的离子,经加速电场的作用,形成离子束,进入质量分析器。在质量分析器中,再利用电场和磁场使发生相反的速度色散,将它们分别聚焦而得到?#21183;?#22270;,从而确定其质量。
3、核磁共振(NMR):核磁共振是处于静磁场中的原子核在另一交变磁场作用下发生的物理现象。通常人们所说的核磁共振指的是利用核磁共振现象获取分子结构、人体内部结构信息的技术。
核磁共振基本原理: 当以射频照射外磁场中的自旋核,且射频的能量正好等于核磁矩不同取向的能级差时,低能级的核将吸收射频跃迁致高能态—核磁共振现象。特定磁场中特定原子只能吸收特定射频,从而形成一个核磁共振信号。
优点:能够对样品实现非破坏性、非选择性分析。它是唯一既能定性, 又能在微摩尔?#27573;?#23450;量?#35874;?#21270;合物的技术。

缺点:灵敏度相对?#31995;?不适合分析低浓度代谢物。

代谢组学研究流程

代谢组学研究流程

代谢组学应用及前景

?毒理学:代谢组学是利用高通量检测技术在代谢物的整体水平上检测机体在药物暴露后的各种生理生化指标,这些指标几乎涵盖毒理作用发生的所有的?#26041;冢?#20877;结合传统的病理学终点,可以对药物的毒性作用机?#24179;?#34892;深入的了解。
?在疾病研究和诊断:近年来,代谢组学技术已广泛应用于心血管疾病、糖尿病、癌症等疾病的诊断和研究。在心血管疾病方面,Brindle利用基于1HNMR的代谢组学技术对冠心病人的血清代谢组进行了分析,结果显示疾病组与正常组代谢组?#35745;?#23384;在明显差异,研究认为代谢组学技术不仅能快速、准确的诊断冠心病还能区分疾病的?#29616;?#31243;?#21462;?/span>
?药物代谢研究:基于代谢组学方法的药物代谢研究将高分辨分析仪器(如UPLC—TOFMS)和多元数据分析技术相结合,不局限于已知的特定代谢途径,对药物代谢物进行?#21069;?#21521;的全面筛选,有助于发现一些用传统方法无法检测到的新代谢产物,为药物体内代谢研究提供了一种新的途径。

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