基因组学课件11代谢组学

《基因组学课件11代谢组学》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、代谢组学（metabolomics）中英联合实验室测序技术的进步，大规模基因组测序成为可能genomics表达序列标签EST、微阵列、基因表达连续分析SAGE，转录组学transcriptomics生物体系中所有蛋白及其功能的蛋白组学proteomics研究代谢产物的变化和代谢途径的代谢组学metabolomics中英联合实验室中英联合实验室代谢组学的发展结构基因组学：研究生物系统的基因结构组成，即DNA的序列及其表达。蛋白组学：研究由生物系统表达的蛋白质及由外部刺激引起的差异。代谢组学：研究生物体系（细胞，组织或生物体）受外部刺激所产生的所有代谢产物的变化，是结构基因组学和蛋

2、白组学的延伸。中英联合实验室代谢组学的发展基因组的变化不一定能够得到表达，从而并不一定对系统产生影响；某些蛋白的浓度会由于外部条件的变化而升高，但由于这个蛋白可能不具备活性，从而也不对系统产生影响；由于基因或蛋白的功能补偿作用，某个基因或蛋白的缺失会由于其他基因或蛋白的存在而得到补偿，最后反应的净结果为零；小分子的产生和代谢才是这一系列事件的最终结果，它能够更准确的反映生物体系的状态。中英联合实验室代谢组学的发展历史最早起源于代谢轮廓分析（Metabolicprofiling）。早在二十世纪七十年代，Baylor药学院就已经提出并发表了代谢轮廓分析的理论。1975年，Thomp

3、son和Markey利用气相色谱和质谱在代谢轮廓分析的定量方面取得了较大进展；二十世纪七十年代末期这种方法得到了广泛认同；；八十年代早期应用HPLC和NMR来对代谢物进行分析。1986年，JoumalofChromatographyA出版了一期关于代谢轮廓分析的专辑。随着基因组学的提出和迅速发展，Oliver于1997年提出了代谢组学（metabolomics）的概念，之后很多植物化学家开展了这方面的研究；1999年JeremyK.Nicholson等人提出metabonomics的概念。中英联合实验室Metabolomics：通过考察生物体系受刺激后代谢产物的变化，或研究随时

4、间变化，生物体系的代谢途径的一种技术。模式生物和植物Metabonomics：生物体对病理生理刺激或基因修饰产生的代谢物质的质和量的动态变化的研究。评价、监测这种变化的过程。代谢组：一个细胞、组织或器官中，所有代谢组分的集合，尤其指小分子物质代谢组学：在新陈代谢的动态进程中，系统研究代谢产物的变化规律，揭示机体生命活动代谢本质的科学。中英联合实验室代谢产物的分析层次OliverFiehn将对生物体系的代谢产物分析分为4个层次：1）代谢物靶标分析（Metabolitetargetanalysis）：某个或某几个特定组分的分析；2）代谢轮廓分析（Metabolicprofiling

5、）：少数预设的一些代谢产物的定量分析，如某一类结构、性质相关的化合物或某一代谢途径的所有中间产物或多条代谢途径的标志性组分；3）代谢组学（Metabolomics）：限定条件下的特定生物样品中所有代谢组分的定性和定量；4）代谢物指纹分析（Metabolicfingerprinting）：不分离鉴定具体单一组分，而是对样品进行快速分类（如表型的快速鉴定）；中英联合实验室代谢组学的内容和特点转录组学和蛋白组学的局限性：转录组学或蛋白组学上的变化不总能反映基因变更时在生化层面的表现型的改变。现代技术对于转录组学和蛋白组学中mRNA以及蛋白质的识别是通过已知数据库进行序列比对的来实现的

6、，因此识别和对比过程是间接的。如果在缺乏某mRNA或蛋白质的数据信息时，以上的两种组学就只能为人们提供少量的信息。中英联合实验室代谢组学的内容和特点代谢组学的优点：1）基因和蛋白表达的有效的微小变化会在代谢物上得到放大，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；中英联合实验室代谢组学的内容和特点代谢组学的研究技术核心技术是利用化学方法对不同状态

7、下基因表达的不同代谢产物进行比较代谢物群矩阵clique-metabolitematrices单一代谢物首先被鉴定出来，然后在不同的代谢物组中寻找相关性；这些既独立又相关的代谢物被用来鉴定代谢途径，寻找在已经受到影响的情况下植物的代谢网络，而这些网络途径则用来测定和研究更加广泛的生物学反应和基因功能。中英联合实验室代谢组学的内容和特点局限性：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技术难题：代谢组学中的主要技术难点在