代谢组学：基于质谱的研究方法

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1、代谢组学：基于质谱的研究方法代谢组学引・、•3什么是代谢组学？代谢组学“Metabolomics”与“Metabonomics”代谢组学的一般研究流程质谱在代谢组学中的应用代谢组学中所用的分离技术代谢组学的挑战选择GC/MS或LC/MS研究代谢组学的原因5发现代谢组学7代谢谱分析，寻找有统计学意义的代谢物安捷伦GC/MS在发现代谢组学中的应用LC/MS在发现代谢组学中的应用靶向代谢组学13靶向代谢组学概述GC/MS在靶向代谢组学中的应用LC/MS在靶向代谢组学中的应用代谢组学分析软件16化合物鉴定18安捷伦METLIN个人代谢物数据库在METLIN个人代谢物数据库中添

2、加保留时间，改善化合物鉴定安捷伦FiehnGC/MS代谢组学RTL数据库采用GC/MS和安捷伦AgilentFiehnGC/MS代谢组学RTL数据库鉴定血浆中的代谢物应用实例22水稻白叶枯病的代谢谱分析最大限度地提高综合代谢组学研究中红细胞的代谢物提取效率引文242什么是代谢组学？代谢组学是通过比较对照组和实验组的代谢组（metabolomes,某一生物的所有代谢物组分），以寻找其它代谢谱差异的研究方法。这些差异可能与临床生物标志物发现中研究的某些疾病相关,也可能与药物研发毒理研究中候选药物摄入后的代谢改变有关。环境代谢组学在研究化学晶接触对野牛牛物和环境的影响方面日

3、益受到重视。在农业/化工领域，代谢组学可用于除草剂和杀虫剂的开发。随着食品健康和食品安全重要性的提高，代谢组学将可能成为监测和改善食品质量的有用工具，可用于食品加工和质量控制，或改良作物品种和开发新食品的作物育种等领域。随着能源需求的不断增长及天然能源的H益耗竭，人们一直在寻找新的替代能源，如植物或微藻类生物能。用代谢组学可以研究这些生物体在不同环境和遗传条件下的代谢变化，从而最大限度地提高其所产生的桂类产量和种类。代谢组学谱型分析与基因表达研究或蛋白质组学分析这些只揭示细胞中发生的一部分行为的研究不同，它能描述某一时刻细胞的完整生理状态。更重要的是，如果能把蛋白质组

4、学、转录组学和代谢组学的数据整合在一起（一种称为系统生物学的整合性研究思路和方法），将获得生命有机体生物学更完整的图像。MaxPlanck研究所工作。一般来说metabolomics”的使用更为广泛。目前普遍认为，“metabolomics”主要指研究总体代谢谱，而“metabonomics”则是描述生物干扰所引起的多种（但不一定是全部）代谢物的变化。实际上，这两个术语在使用上多有重叠，常常不加区分。代谢组学的一般研究流程代谢组学分析通常有两种主要方法(图1)。发现代谢组学(DiscoveryMetabolomics)发现代谢组学一般包括：?代谢谱分析(也称为差异表达

5、分析),在一组实验和对照样品中,寻找丰度改变有统计学意义的感兴趣代谢物？鉴定，进行代谢谱分析后，测定这些代谢物的化学结构？解释，研究流程的最后一步，解释所发现的代谢物与生物过程或生物状态之间的关联靶向代谢组学(TargetedMetabolomics)靶向代谢组学分析的重点是采用大量天然和牛•物变异样本，验证预先确认的代谢物。需要用分析标准品进行定量分析。代谢组学“Metabolomics”与“Metabonomics”"Metabonomicsv的定义是“定量测定生物系统对生理和病理刺激以及基因改变的动态、多参数代谢应答”，这一术语源自伦敦帝国理工学院。"metab

6、olomics”是由一位重■要的代谢组学研究者OliverFiehn首次提出的，他当时在德国LC/MSQ-TOF寻找特征统计学分析GC/MS单四极杆鉴定GC/MS三重串联四极杆通路分析统计学分析定量LC/MS三重四极杆图1・代谢组学分析包括发现利靶向两种方法。在完整的代谢组学实验室中，数据将由多个分析平台产生。一个软件包，如安捷伦的MassProfiler专业软件，将支持所有仪器，提高效率并确保一致的、可靠的结果3质谱在代谢组学中的应用质谱(MS)因具有广泛的动态范围、能进行可重现的定量分析，而且能够分析非常复杂的生理体液，已被用于代谢组学的研究中。由于这类样品的复杂

7、性，为了尽可能多地检测代谢物，在质谱分析之前常常还要进行分离(气相色谱、液相色谱或毛细管电泳)。将分离与质谱结合在一起，形成了一种非常灵敏而快速的方法,可以检测含有几百到几千种化合物的样品。没有其它的分析方法如此适合这项任务。代谢组学的挑战典型的代谢组学实验需要大量样品才能得到精确统计的结果。由于代谢物存在巨大的化学多样性，以及在丰度上的巨大差异，代谢组学研究通常需要多种技术；某种类型的样品往往比其他样品更适合采用某种特定的分析技术。完备的代谢组学实验室通常会将GC/MS和LC/MS都作为其分析方法。除了需要高度灵敏和精确的仪器之外，强大的软件工具对