食物基因组学--一个新兴的研究领域

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1、食物基因组学一一个新兴的研究领域一、引言在过去的20年里，在组学技术方面，由于高通量测定技术在不同的领域的重大发展，科学界面临重大挑战。四大类型技术(基因组学，转录组学测量，蛋白质组学，代谢组学)和各种组学分支学科(表观基因组，脂类组学，蛋白质相互作用组学，疾病基因组(diseasomics)等)的出现，促使了组学方法的发展。研究人员通过食物成分，可能是食物一饮食一个人一健康和疾病，通过先进技术的应用，剖析、解释和解决这广阔的范围中各种问题。“foodomics的方法”既是这样一种全面的、在人体营

2、养和改善，食品科学和新食品开发等应用的高通量方法。自从2007年以来，以食物基因组(Foodomics)命名的会议开始了高潮，但是仅在2009年，在科学引文杂志(SCI)上食物基因组(Foodmics)第一次作为一个新学科被定义。食物基因组学是以提高消费者生活质量、健康和信任为目标，将现代基因组学技术，用于食物营养的研究领域(Cifuentes2009；Herrero2010：2012)。如果简单比较所有新兴的术语(如营养基因组、微生物基因组、营养遗传学，蛋白基因组、代谢基因组、毒理基因组等)，不

3、难发现，食物基因组不仅是一个有用的概念，更是一个包括食物和基因组技术工具组合一起的工作领域(workingarea)和学科。因此，foodomics不是如营养科学中营养基因组一样的与食品科学相关的配体。foodomics是用于人体营养的改善方面的食品开发研究的综合性、高通量的方法学研究领域。foodomics被定义作为通过食物和营养组学技术应用一个研究领域，在这个框架里，营养基因组学和营养遗传学(nutrigenomicsandnutrigenetics)可以考虑是食物基因组(foodomics)

4、通用术语的一部分(Cifuentes2009)。二、食物基因组研究应用技术2009，在第一次foodomics国际会议上(意大利)，foodomics引起不同文化和学科背景的科学家的兴趣并被广泛接受，组学科学家应邀为食物的整体定义和在营养领域的利用探讨一种可能的结合方式。这个会议的目的既是促进在多学科的交流食物是一个高度复杂的混合物，这样的复杂性使得“认识它”不能只根据预先选定的成分分析。传统的食物分析是由化学组成分析来确定的，其成分含量和种类往往受萃取方法等因素的影响。同时，化学分析也可能不会像

5、生理环境下情况一样。例如理解营养素和食物成分分子是如何被人体利用的一直是我们的难题。另外，“认识食物”一关注其“特别成分”或分析方法、化学特性，与强调全部组成一样重要(即使后者是大家所熟知的营养成分)。事实上，将注意力集中在特定的营养素和其代谢途径上，关注其在整个食品链、整个人类生物体中的影响和风险作用，需要更先进方法和更高的清晰度，foodomics是实现这一目标挑战的首选战略。Foodomics分析方法是整体组学方法的主要部分，通过“高通量”技术的来实现。后缀“omic”和“omics"来自“

6、genome”，1920年由HansWinkler仓J造和第一次提出，“ome”虽然有些古老，但它标志着作为一个整体的“同质项目的集合”，高通量“high-throughput’’是在相当短时间里，一个大数量的同质项目(甚至全部)的测量技术。目前高通量组学测量的四种主要类型(基因组学，转录组学常用，蛋白质组学，和代谢组学)，各种组学的子学科(表观基因组，脂类组学，蛋白质相互作用组学，金属组学，疾病基因组等)已开始出现，每个都有自己的一套仪器，试剂、技术和软件。组学的技术均可为Foodomics来应

7、用。转录组学，蛋白质组学和代谢组学领域的影响都是动态的，相互作用的有机体和外界刺激。人类(生物体)可以通过饮食的影响(外部刺激)，可以干预对某些人类疾病的发生风险的积极或消极的方式。但饮食是由源于活的植物(食物和膳食)组成，并受外部刺激如不同的农业和转化技术的影响。因此，以达到改善人类健康的最终目标，我们需要在一个组学方法考虑，了解所有这些可能的动态相互作用。理论上，foodomics可以研究食物组成一食物一膳食一个体．健康和疾病。在实践中，我们仍然需要考虑这些所有的关联，这不仅需要技术，但主要是

8、开阔的视野和思维。也就是不仅是一个广泛的专业知识和先进技术的应用，更是用不同的方法、思维和观点去理解问题所在。质谱(MS)已成为连接蛋白质与基因的重要技术，是大规模自动化鉴定蛋白质的重要方法，因为蛋白质的酶解是有规律可寻的，每种蛋白酶针对特定蛋白的酶解的片断质量和数量都较恒定。质谱分析能精确地检测某种蛋白质经特定酶解后的质量和数量，与已建立好的蛋白数据库对照从而确定该蛋白的种属。其优点是对待测检验物纯度要求不与7高，可直接对酶解液进行分析，具有灵敏度高速度快等特点。食物基因组利用基