为什么要研究代谢组 | 代谢组专题

近期小编将为大家讲解代谢组学相关知识，包括代谢组学简介，代谢组学分类和应用，代谢组学的实验流程及数据分析，代谢组学的技术手段，代谢组学实验如何来设计，代谢组学样本采集指南，高分代谢组文章解析等，每天只需5分钟，轻松学习代谢组学相关知识~

话不多说，进入今天的专题——代谢组学简介及代谢组学分类和应用。

什么是代谢组学

基因组学反映了什么是可以发生的，转录组学反映的是将要发生的，蛋白质组学指出了赖以发生的，只有代谢组学才真正反映业已发生的。

代谢组学（Metabonomics）是系统生物学或称为贯穿组学（Trans-omics）的重要组成部分，是继基因组学、转录组学、蛋白质组学后出现的以定量描述生物体内代谢物变化为目标的新兴“组学”（见图1）。

图1 从基因组到代谢组

代谢物的作用不可忽视。细胞内的生命活动由众多基因、蛋白质、以及小分子代谢物共同承担，而上游的（核酸、蛋白质等）大分子的功能性变化最终会体现于代谢层面，如神经递质的变化、激素调控、受体作用效应、细胞信号释放、能量传递和细胞间通讯等。因此，代谢组处于基因调控网络和蛋白质作用网络的下游，提供的是生物学的终端信息。同时，代谢物与上游基因、蛋白进行相互作用以反馈上游的生命活动网络，以完成机体所赋予的各项功能活动（见图2）。

图2 代谢组与基因组、转录组、蛋白质组相互作用

代谢组学是对生物体在某一特定时期（如：病理生理刺激、不同发育状态等），体内所有代谢物进行定性与定量分析。其研究对象大多是相对分子质量小于1000 Da的内源性小分子，包括：胆固醇、脂类、氨基酸、碳水化合物、有机酸等（见图3）。代谢物在不同物种中，数量各异，一般动物约有2500种、微生物约有1500种，植物约有20万种。

图3 代谢物及其代谢通路

同基因组、转录组学和蛋白组学比较，代谢组学还具有以下特点：

• 基因和蛋白表达在功能水平上的微小变化会在代谢物上得到放大，从而使检测更容易；

• 基因和蛋白水平的非功能性变化不会在代谢水平上反映出来，从而起到了上游信息向下游传递过程中“噪音过滤”的效果；

• 代谢物的种类要远小于基因和蛋白的数目，物质的分子结构也要简单得多。

• 代谢物在各个生物体系中都是类似的，其检测方法也相似，所以代谢组学采用的技术更具有普适性。

代谢组学分类和应用

根据实验目的及所检测代谢物的不同，将代谢组学主要分为非靶向代谢组学（也称全谱代谢组学）与靶向代谢组学。非靶向代谢组学旨在描述细胞、体液或组织样本中全部代谢物，通过尽可能多地检测代谢物来比较不同样本，适用于潜在标志物的筛查；靶向代谢组学则定量测定某特定代谢物或某条感兴趣的代谢通路，通路中均为已知代谢物，根据己知代谢物选择特定检测方法及标准品，适用于验证筛选出的潜在标志物及回答特定生化问题（见图4）。

图4 非靶向代谢组与靶向代谢组的实验流程

目前代谢组学研究的热点领域包括：1）疾病诊断与防治，2）疾病机制研究，3）新药筛选和开发，4）药物作用机制的研究，5）药物毒性评价，6）动植物代谢组学研究，7）微生物代谢组学研究。

今天的内容分享完啦，大家记得收藏好慢慢学习哦~

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