代谢组学及其在微生物领域的研究进展
代谢组学国内
代谢组学国内
代谢组学是研究生物体内所有代谢物及其相互作用的科学。
它通过对代谢物的定性和定量分析，揭示生物体在特定条件下的生理和代谢状态，为疾病诊断、药物研发、生物技术等领域的创新提供重要依据。
代谢组学研究方法和技术不断发展，已逐渐成为生命科学研究的热点领域。
在我国，代谢组学研究取得了显著成果。
研究热点涵盖了疾病代谢组学、药物代谢组学、微生物代谢组学等多个领域。
在疾病代谢组学研究中，我国科学家发现了一系列生物标志物和潜在药物靶点，为临床诊断和治疗提供了新思路。
在药物代谢组学研究方面，研究人员通过对药物代谢产物的分析，揭示了药物在体内的转化途径和动力学特征，为药物研发提供了重要参考。
此外，微生物代谢组学研究在发酵、生物降解等领域也取得了突破性进展。
尽管我国代谢组学研究取得了世界瞩目的成果，但仍面临一定的挑战。
首先，人才和技术储备方面，我国与发达国家相比仍有一定差距。
加强人才培养和国际交流，提高技术水平是当务之急。
其次，产业应用和发展空间有待拓展。
代谢组学技术在农业、食品、环境等领域具有广泛应用前景，需要加强产学研合作，推动产业化进程。
此外，加强与国际代谢组学领域的合作与竞争，争取更多话语权和发展机遇至关重要。
展望未来，随着技术创新和跨学科整合，代谢组学将在疾病诊断、药物研发、生物技术等领域发挥更加重要的作用。
我国代谢组学研究有望实现更多突破，为人类健康和可持续发展做出更大贡献。
在这个过程中，需要我们继续努力，加大投入，培养人才，推动技术创新和产业协同发展。
细胞代谢组学的研究方法和应用
细胞代谢组学的研究方法和应用细胞代谢组学是一门研究细胞内代谢物质的高通量分析科学，通过系统性地分析代谢组学信息，可以深入探索关于多种疾病的发病机制，诊断和治疗策略的研究。
细胞代谢组学研究方法和应用相当广泛，下面我们来一起了解一下其主要内容。
一、微定量技术细胞代谢组学的研究离不开定量技术，其中微定量技术是代谢组分析的重要手段。
微定量技术能够对细胞代谢产物进行高效、高灵敏度的分析，可以涵盖从有机物到大分子等复杂化合物的定量测量。
据研究，应用微定量技术进行细胞代谢组分析，可在更小的时间和精力投入下提高研究效益。
二、质谱分析技术质谱技术是细胞代谢组学研究的重要手段之一，能够在较短时间和较少样品数量下进行全面和准确的代谢组分析。
质谱分析技术利用强烈的电荷对化合物进行分离，同时鉴定样品中每个化合物的质量和数量。
利用这些技术，我们可以更好地研究代谢途径中产生并累积的化合物。
三、核磁共振技术核磁共振技术是一种非破坏性的磁共振方法，能够定量分析具有磁性质的代谢产物。
这种技术可以实现对复杂样品的无损组成分析，所以在细胞代谢组学研究中十分重要。
当前，核磁共振技术已广泛应用于代谢组学的不同研究领域，例如遗传学和化学。
四、基因芯片技术基因芯片技术可以在不到一天的时间内高通量检测数以千计的基因表达情况，这一技术被称为是现代分子生物学的重要突破之一。
可以实时、可视测试基因在发育、细胞周期、细胞信号传导和代谢组学等生物学过程中的表达。
基因芯片技术的广泛使用可促使代谢组学研究更加高效和全面。
五、应用细胞代谢组学的研究对人类生理学和疾病学研究中发挥着重要作用。
这些研究结果可以直接应用于人类疾病的诊断和治疗，同时还有助于开展针对前瞻性干预和替代性治疗的创新策略。
尤其是在临床医学和制药行业中，细胞代谢组学发布了大量的创新决策，以更好地预防、控制或治愈特定疾病。
该领域目前还在快速发展中，未来仍有极大的应用潜力。
六、发展趋势细胞代谢组学的发展越来越关注疾病诊断和治疗策略的研究。
微生物学研究中的代谢组学技术
微生物学研究中的代谢组学技术微生物在生物圈中占据着重要的地位，它们分布在各种环境中，对整个生态系统发挥着至关重要的作用。
微生物是自然界最早的生命形式，成为许多生物物种的祖先，也给人类带来了巨大的贡献。
微生物的代谢组学技术越来越成为微生物学研究中的热点，本文将从代谢组学的基本概念、技术手段、代谢组学在微生物研究中的应用几个方面来介绍微生物学研究中的代谢组学技术。
一. 代谢组学的基本概念代谢组学是一种综合性分析方法，其涉及从生物样本中获得尽可能多的代谢产物信息。
代谢产物包括代谢途径中产生的化合物，如蛋白质、核酸和多糖等化学物质，以及代谢触发的生理变化，如能量代谢、脂肪酸代谢、糖代谢和氨基酸代谢等。
代谢组学的主要目的是识别潜在的生物标志物或生物学过程，以明确不同的生理和疾病状态之间的差异。
二. 代谢组学技术手段代谢组学技术是从样品中提取代谢产物，并对其进行化学分析、光谱分析和质谱分析。
常见的代谢组学技术手段包括核磁共振（NMR）技术、高效液相色谱质谱联用分析（LC-MS）和气质联用质谱（GC-MS）等。
这些技术手段的优缺点不同，应根据不同的研究目的和样品性质进行选择。
同时，应在具有严格的质量控制和标准化的分析流程中进行分析，以获得可重复和可比性的结果。
三. 代谢组学在微生物学研究中的应用代谢组学技术在微生物学研究中的应用广泛，是微生物学研究的重要工具之一。
其应用包括但不限于以下方面：1. 明确微生物代谢途径及其调控机制代谢组学技术可以揭示微生物代谢途径和调控机制，为更深入研究微生物代谢提供了基础信息。
通过代谢组学技术分析微生物活动产生的代谢产物，可以推断微生物的代谢途径和代谢途径中涉及的反应酶。
同时，代谢组学技术还可以探究代谢途径的调控机制，如糖代谢、脂肪酸代谢和氨基酸代谢等。
2. 识别微生物毒素生成机制及其抑制方法代谢组学技术还可以通过检测微生物生长过程中的代谢产物，识别微生物毒素生成的机制及其不同阶段的代谢特征，以开发微生物毒素的防治等应用均有前景。
代谢组学和微生物组学
代谢组学和微生物组学摘要：一、代谢组学与微生物组学概述1.代谢组学定义及应用2.微生物组学定义及应用二、代谢组学与微生物组学的关系1.微生物组代谢活性分析2.肠道微生物对宿主生物学的影响三、斯坦福大学sonnenburg实验室的研究1.开发聚焦微生物组代谢产物的代谢组学工作流程2.建立包含800多种真菌和细菌代谢标准的质谱参考库四、代谢组学与微生物组学的实际应用1.解析复杂生物样本中的微生物代谢产物2.揭示微生物群落结构与功能的关系正文：代谢组学和微生物组学是两个广泛应用于生命科学研究领域的学科。
它们在探索生物系统的奥秘，特别是在解析微生物与宿主之间的相互作用方面具有重要意义。
代谢组学是研究生物体内所有代谢物及其相互作用的科学。
代谢物是生物体在生长、发育、繁殖等过程中产生的化学物质。
代谢组学通过高通量分析技术对代谢物进行定性和定量分析，以揭示生物体在不同生理和病理状态下的代谢规律。
代谢组学应用广泛，涉及医学、农业、工业等领域。
微生物组学则是研究微生物群落的组成、结构和功能的学科。
微生物广泛存在于自然界和生物体内，与宿主共同演化。
微生物组学通过高通量测序技术分析微生物群落的多样性，探索微生物在宿主生理和病理过程中的作用及机制。
微生物组学在医学、生态学、环境科学等领域具有重要应用价值。
代谢组学与微生物组学密切相关。
微生物在生长过程中会产生多种代谢产物，这些产物对宿主的生理和病理过程产生影响。
通过代谢组学技术，可以分析微生物产生的代谢活性物质，揭示其对宿主生物学的影响。
近年来，代谢组学在微生物组研究中的应用逐渐增多，为解析微生物与宿主之间的相互作用提供了新思路。
斯坦福大学sonnenburg实验室专注于微生物组代谢产物的研究。
他们开发了一个聚焦于微生物组代谢产物的代谢组学工作流程，以解析肠道微生物的代谢活性及其对宿主生物学的影响。
该流程包括建立一个包含800多种真菌和细菌代谢标准的质谱参考库，为代谢组学数据分析提供了有力支持。
基因组学和代谢组学在微生物学上的研究
基因组学和代谢组学在微生物学上的研究微生物学是研究微生物的结构、生理、生态和分类等方面的科学。
随着现代生物技术的发展，微生物学的研究发现越来越多的新物种和新功能。
基因组学和代谢组学是现在微生物学研究中非常重要的工具。
本篇文章将介绍基因组学和代谢组学在微生物学上的研究。
一、基因组学在微生物学上的研究基因组学是研究基因组的结构、组成和功能的学科。
在微生物学中，基因组学是研究微生物的基因组结构、编码基因和非编码基因等方面的学科。
随着现代DNA测序技术的发展，我们可以方便地测序一个微生物的基因组序列。
基因组学的研究成果不仅可以用于微生物物种的分类，还可以研究微生物的遗传特性和代谢通路等。
例如，我们可以通过基因组测序的方式，鉴定和描述一些具有重要代谢功能的微生物。
从转录组角度分析基因表达情况，可了解到微生物的代谢通路。
基因组学也可以用于研究微生物的生态环境，最常见的是通过研究微生物所在的环境中的基因组来揭示微生物的特性。
基因组学的研究不仅仅是基因序列的测定，还包括了创建微生物基因组数据库和利用碱基突变来研究微生物种群结构等领域，因此基因组学对微生物学的研究有着广泛的需求和应用。
二、代谢组学在微生物学上的研究代谢组学是通过对组织、细胞或生物的代谢产物进行分析，来研究细胞代谢特性的学科。
在微生物学中，代谢组学是研究微生物代谢产物的组成、分布、特性以及在生命过程中的作用。
因为代谢通路是微生物的生长和代谢的基础，所以代谢组学成为探寻微生物的代谢机制以及微生物特定代谢物质的生产等方面特别重要的工具之一。
代谢组学的研究通常基于质谱和色谱技术。
对于代谢产物组成的解析和鉴定，质谱技术是不可或缺的。
色谱技术主要用于对分离出的代谢产物进行分离和净化。
在微生物代谢物分析研究中，色谱技术特别重要。
微生物代谢产物的分析研究还包括挖掘鉴定新的微生物代谢产物。
例如为了寻找新的抗生素，研究人员就可以在微生物代谢产物中寻找潜在的天然化合物，并寻找途径以优化产物产率。
代谢指纹分析及其在微生物研究中的应用
代谢指纹分析及其在微生物研究中的应用摘要：代谢指纹分析是新兴的代谢组学的主要研究方法之一，本文综述了代谢指纹分析的研究方法及其在微生物领域的研究应用进展。
关键词：代谢组学；代谢指纹分析；微生物代谢组学是20世纪90年代中期发展起来的一门对生物体或细胞等所有小相对分子质量代谢产物进行定量和定性分析的新技术。
这门新兴的学科凭借其整体论优势在最近几年得到了迅速的发展，广泛地应用到了功能基因组学、生物医学、微生物学等领域。
1.代谢组学简介代谢组学（Metabonomics或Mmetabolomics）是通过考察生物体系受刺激或扰动后(某个特定的基因变异或环境变化)其代谢产物的变化或随时间的变化，是研究生物体系代谢途径的新技术[1]。
Nicholson最初给出的定义是：定量测量生物体因病理生理刺激或基因改变引起的代谢应答变化[2]，系统性的代谢组学概念应将机体的代谢过程与微生物代谢以及外源环境因子的相互作用因素综合起来[3]。
研究过程中，逐步提出了一些相关概念，如代谢物靶目标分析(Metabolite target analysis)、代谢轮廓(谱)分析(Metabolic profiling analysis)和代谢指纹分析(Metabolic fingerprinting analysis)等。
2.代谢指纹分析的产生及原理20世纪80年代初，美国BIOLOG公司开发了一种新的微生物鉴定方法-代谢指纹法，并将其应用于微生物的自动化检测。
其原理是根据细菌对碳源（或氮源）利用的差异来区别和鉴定细菌，不同的细菌会利用不同碳源（或氮源）进入新陈代谢过程（称为呼吸），而对其他一些碳源（或氮源）则无法利用，将每种细菌能利用和不能利用的一系列碳源（或氮源）进行排列组合，就构成了该种细菌特定的代谢指纹，由于细菌在利用碳源进行呼吸时，会发生一系列的氧化-还原反应，产生电子，TTC（四唑紫，2,3,5-TriphenylTetrazoliumChloride）在呼收电子后，会由无色的氧化型转变为紫色的还原型，通过肉眼观察或计算机控制的读数仪，将反应结果同数据库中的指纹进行比对，从而得到细菌的鉴定结果。
微生物基因组学与代谢组学分析
微生物基因组学与代谢组学分析微生物是指肉眼无法看到的微小生物，它们广泛存在于自然界中的各种环境中，包括土壤、水体、空气以及其他生物体表面和内部等，并且在人体内，微生物也身体活跃。
微生物的基因组学和代谢组学研究所得的信息，将对微生物的分类、鉴定、功能以及工业应用提供有益的信息。
本文将从两个方面来介绍微生物基因组学与代谢组学的分析。
微生物基因组学分析微生物基因组学是运用遗传学、分子生物学、生物信息学等技术，研究微生物基因组的分布、组成、表达及其功能的一门科学。
对于微生物基因组学的分析，主要包括两个方面：第一方面是基因组测序。
通过测定微生物基因组的DNA序列，可以了解微生物的基因、调节区、编码蛋白质及RNA等信息。
经过基因注释和编码基因区域的分析，可以了解微生物的分类、系统进化、代谢及生理功能等。
基因组测序还可以为基因工程和生物信息学等提供有益信息，为人类的用途提供基础支持。
第二方面是基因组比较分析。
基因组比较分析是通过对多个不同微生物的基因组的比较，确定基因组之间的相似度，从而了解在进化过程中，哪些基因是保守的，哪些基因可能是新进的，对于生物体的生存和繁殖都十分重要。
基因组比较的也可以为基因家族的功能类型推断、代谢途径和重要生物功能等提供信息。
微生物代谢组学分析微生物代谢组学是运用生化学，分析微生物在代谢过程中所涉及到的化学反应等，旨在了解微生物代谢途径和其相关的底物和产物等，这有助于进一步推测微生物的生态位、代谢能力及其在生物输变化过程中所发挥的作用。
为了更好的实现微生物代谢组学的分析，现有的技术可以分为三类：第一类是代谢组学初步测序。
通过从代表性微生物中提取代谢物数据，结合其基因组信息，可以初步了解其代谢能力及其代谢途径。
第二类是代谢物指纹图谱。
这是一种基于色谱和质谱技术的分析方法，旨在对生物样品或代谢物进行定性和定量分析。
通过通过比较代谢物指纹图谱可以确定微生物的类型、分类、代谢途径和关键酶或代表性代谢物。
微生物代谢研究的研究进展
微生物代谢研究的研究进展微生物是地球上最古老的生命形式之一，其活动对自然界和人类的生活有着重要的影响。
微生物的代谢研究一直是微生物学领域的热点和难点问题之一。
本文将对微生物代谢研究的研究进展进行简单阐述。
一、微生物代谢研究的意义微生物代谢研究对于了解微生物的生物学特性、发掘微生物资源、开发新型药物、改良微生物发酵工艺等方面具有重要的意义。
微生物代谢能力的强弱和差异也是微生物在自然界中不断演化和适应的重要表现。
因此，了解微生物代谢的机制和途径是微生物研究中的重要一环。
二、微生物代谢的包括内容微生物代谢研究内容广泛，主要包括以下几个方面。
（一）细胞内代谢途径微生物的代谢途径十分复杂，包括细胞内代谢途径和细胞外代谢途径两个方面。
细胞内的代谢途径主要指微生物利用各种基础物质合成有机物质的过程，如糖分解途径、脂肪代谢途径等。
其中，糖分解途径可以产生巨量的ATP和其他重要代谢产物，是微生物代谢过程中最为重要的代谢途径之一。
（二）细胞外代谢途径微生物的细胞外代谢途径指微生物通过胞外代谢产生各种有用的物质的过程。
比如，微生物可以利用胞外代谢途径合成一系列抗生素、酶类、生物质等。
这些产物被广泛应用于医药、生物工程、食品工业等领域，具有非常广泛的应用前景。
（三）微生物与环境的互动微生物和环境之间的相互作用对于微生物代谢研究具有重要的意义。
微生物能快速适应不同的环境条件，从而改变其代谢产物的种类和产量。
比如，不同的营养条件会对微生物的代谢产物产生重要的影响。
因此，了解微生物代谢过程与环境之间的相互作用机制对于微生物研究具有重要的意义。
（四）微生物代谢动力学研究微生物代谢本质上是一种动态过程。
因此，了解微生物代谢动力学和调控机制对于研究微生物代谢产物的生成规律、寻找新型代谢途径等具有重要的意义。
三、微生物代谢研究的新进展随着微生物代谢研究的不断深入，人们对于微生物代谢机制和途径有了越来越深入的了解，取得了一系列重要进展。
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2 代谢组学的技术平台及进展
由于代谢物的多样性, 许多分析技术得到广泛应用 [ 11 ] 。图 2所示为各种代谢组学研究中常用的技 术平台 [ 7] 。根 据样品的 属性和 研究目
的来选 择 并综 合利 用 多种 技 术 平台。
例如研究 植物与微 生物常使 用质谱检
测代谢物, 而在动物样品的研究中则更 多地采用了 核磁共振 ( NMR ) 技术 [ 12] 。 目前, 应用最广 泛、最有 效的技 术是气
GC条件下容易分解。尽管衍生化过程会降低样品的通量, 将样品衍生化后再进行 GC 分离, 仍然是解
决上述问题的一条有效途径。
LC-M S具有强大的分离能力, 广泛应用于难挥发性物质的分析。目前, 反相 LC 技术应用较普遍, 但常规 LC在分离极性较强物质时仍然具有重要作用。 T o lstikov等 [ 13] 开发出一种亲水作用色谱技术
异峰从而揭示生物对疾病或有毒物应答的生物标记物。另一个重要的概念是代谢产物组学 ( m etabonom ics) [ 8] , 多指以核磁共振 ( NMR ) 手段研究与疾病相关的代谢物。 N icho lson等认为代谢产物组学是综
合地研究某一时间点对细胞内全部代谢物的影响 [ 8, 9] 。不过, 上述有关代谢组学的各种概念仍在发展和完 善中。代谢组学会 ( M etabolom ics Soc iety) 也将代谢组学的定义视为学会亟待解决的重要问题 [ 9] 。
( hydrophilic interact ion chrom atography , H IL IC ), 采用 ( m ono lith ic C18 silica)长柱提高了分离效率, 并且更 易于与 MS对接, 检测到许多极性物质。此外, HPLC-M S、毛细管 HPLC-M S、UPLC-M S 以及多维色谱等 技术逐渐应用到代谢物组学研究, 明显提高了分辨率、灵敏度和通量 [ 16 ] 。毛细管电泳在代谢物分离方 面是一个新的发展方向, 其效率优于 LC和 GC[ 7] ) 2 (中山大学生命科学学院生物防治国家重点实验室, 广州 510275) 3 (南方医科大学公共卫生与热带医学学院, 广州 510515)
摘 要 代谢组学、基因组学和蛋白质组学是系统生物学研究的重要组成部 分。本文 在文献和作者本人研究 的基础上, 对代谢组学的产生和技术平台及其在环境微生物领域的研究进展 进行了评述。
关键词 代谢物, 代谢组学, 环境 微生物, 生物降解, 评述
1引 言
代谢组学 ( m e tabo lom ics) 诞生至今不到 10年, 但发展非常迅速 ( 图 1) , 现已成为系统生物学研究的
一个重要组成部分 [ 1] , 在诊断及功能基因组研究中
发挥出日益重要的作用 [ 2] 。随着基因组学研究的深
图 2 代谢组学常见硬件技术平台 F ig. 2 G eneral strateg ies for me tabo lom ic studies
飞行时间质谱 ( TOF-M S) 联用可以进行高通量分析: 由于 TOF 检测时间短, 一个月可分析 1000个以上
样品; 而且, 利用升级的解析方法可以从植物叶片提取物的 GC-TOF 图谱中一次解析出 1000种以上化 合物 [ 15] 。但是 GC分离样品分子量范围有限, 不能分离大分子及难挥发物质, 同时热不稳定性物质在
第 2期
周宏伟等: 代谢组学及 其在微生物领域的研究进展
3 11
采用低分辨率电喷雾质谱分析, 根据获得的指纹图谱进行高通量筛选 [ 21] 。 A llen等 [ 22] 采用该方法成功 地区分开仅仅一个基因差异的酿酒酵母。
生物体内的代谢物随时间和空间的变化而不断地发生变化, 所以时间动力学与空间分布的变化是 代谢物组学研究的重要课题。虽然可以通过连续取样的方法来研究时间动力学, 但是该方法费时费力。 利用 NMR及 FT IR 等技术进行非介入性研究是一个新的发展方向。此外, 利用分子生物学手段的研究 也有新的进展。 F ehr等利用 GFP融合葡萄糖结合蛋白, 通过荧光强度来监测胞内的葡萄糖浓度。结果 发现, 在 CO S-7细胞胞浆内的葡萄糖浓度的变化范围高达两个数量级 [ 23] 。
关于代谢数据的可视化及建模, 不少文献中都有介绍 [ 5, 8, 28] , 在此不再赘述。与其它组学研究类似, 代 谢组学数据的标准化及存储也是一个重要的问题。目前, 一些相关的数据库已经建立, 例如拟南芥代谢组 数据库以及包含各种代谢途径的 KEGG 数据库等等[ 24, 29] 。但是, 类似基因组研究中 G enbank作用的代谢 物数据库尚未建立, 未来的发展方向是建立综合、关联基因组、蛋白组及代谢组数据的大型数据库[ 24] 。
代谢组学原始数据的解析可分为如下 3个基本步骤: ( 1) 提取出色谱分离 (如 GC-M S) 后未能有效 分开的代谢物峰并得出其相应浓度; ( 2)根据其保留时间及质谱图等信息鉴别有效峰所代表的化合物; ( 3) 根据代谢数据建立代谢网络模型 [ 12] 。目前已经开发出界面友好的公开软件, 如 Sum ner等 [ 25] 开发 的 MSFACT S ( m etabo lom ics spectral form atting, alignm ent and conversion too ls) , 可以输入如 GC-M S原始 数据, 输出代谢物清单。 Johnson等 [ 26] 设计了一种新的算法, 可进行图谱的快速比对。
相色谱-质谱 ( GC-MS ) 和液相色谱-质谱 ( LC-M S) [ 3] 。这 两种技 术可 以检 测包
括糖、糖醇、有 机酸、氨基 酸、脂 肪酸以
及大量次 级代谢物 在内的数 百种化合
物。 GC-M S 具有较高 的分辨率 和灵敏
度。因此, 与 GC-MS相关技术的发展很
快, 如采用 GC-GC-M S技术增加单次分 析可分离代谢物的种类 [ 14] ; 利用 GC 与
文提或摘要内, 检索 W eb of Science以 及 Pubmed。所 得文献 经整理删除重复数据 ( to the end of 2005, by search ing t itles / abstracts /k eyw ords of W eb of K now ledge and Pubm ed u sing - etabolom e. or -m etabolom ic. or -m etabo lom ics. or -m etabon om e. or -m etabonom ic. or -m etabonom ics. as the search term )。
2006-07-24收稿; 2006-09-16 接受 本文系国家自然科学基金 ( N SFC, N o. 20307012) 和香港研究资助局项目 ( R esearch G ran t C ouncil ofHK SA R, R e.f N o. C ityU 1449 /05M ) 资助
* E-m ai:l cesltg@ m ai.l sysu. edu. cn
一个普通的细胞内可能含有或产生的代谢物种类远远超出人们最初的预想。 F iehn等 [ 12] 从拟南芥 叶片中鉴定出 326种代谢物, 通过对数据深入分析, 发现最初的图谱能够解析出 1000种以上的代谢物。 因此, 随着硬件平台的发展, 代谢组学研究将获得海量的数据; 而如何解析、储存这些数据并从中提取有 用的信息则非常重要。因此, 代谢组学数据的处理已经成为生物信息学的一个新的重要分支 [ 24] 。
入, 功能基因组开始研究基因组、转录组以及蛋白组
的数据与表型之间的关系; 而细胞内的全部代谢物
最接近于表型, 从而产生了研究全部代谢物的要求, 代谢组 ( m etabo lom e) 的概念由此诞生 [ 3] 。 F iehn等在
20 00年 以拟 南芥 叶为 模型 的工 作标 志 着代 谢 组学 成
然而, 由于代谢物 组成复杂、含量不一, 样品制备过
程的偏差, 以及检测设备的量程及通量等问题, 目前还难以分析全部的代谢物。因此, 在现阶段代谢组 学更多地被视为 / 非目标性 0代谢物研究 [ 7] 。与代谢组学相关的概念还有代谢指纹分析 ( m etabo lic fin-
gerprint ing) , 即对粗提代谢物进行高通量的定性分析, 通过谱型比较将样品进行快速分类, 或者寻找差
31 0
分析化学
第 35卷
代谢组学与其它组学的研究对象的最大区别是其研究代谢组的变化。代谢组的变化是生物对遗传 变异、疾病以及环境影响的最终应答 [ 6] 。代谢组学受进化的影响较小, 在不同物种间其检测方法比其 它组学方法更为通用。以果糖二磷酸化酶检测为例, 基因组或蛋白组研究需要掌握不同物种内该酶的 编码基因或蛋白序列, 并根据该信息设计相应芯片或质谱检测技术; 代谢组则不管在何种生物内, 该酶 的底物和产物 ( 1, 6-二磷酸果糖和 6-磷酸果糖 ) 都是一致的, 因而其检测方法可适用于所有物种 [ 7] 。
检测器是代谢物组分析关键因素之一。傅里叶变换离子回旋加速器质谱 ( FT-M S) 技术在代谢物组 领域具有良好的应用前景。借助高分辨率质谱 ( > 106 ) , FT-M S可以进行精确的质量分析, 并根据同位 素间分布直接得出经验分子式 [ 18 ] 。核磁共振 NMR 技术多用于代谢物指纹图谱分析和寻找样品间的显 著差异代谢物, 更多地用于哺乳动物样品的检测。NMR 技术是代谢产物组 ( m etabonom ics) 研究最有力 的工具, 具有较好的重复性 [ 19] 。拉曼以及傅里叶红外等振动光谱的灵敏度虽然相对较低, 但是, 傅里叶 红外在生物样品的高通量筛选分类方面非常有效。 E llis等 [ 20] 利用该方法研究了肉类在变质过程中的 代谢谱, 发现该过程的主要生化指标为蛋白质降解。一种新的发展趋势是样品不经色谱分离直接进样,