科普 | 一文读懂代谢组学

代谢组学的研究范畴聚焦于代谢产物所经历的化学过程。采用高精尖的分析仪器，对细胞内的代谢物进行定性和定量分析。

与基因组学、转录组学、蛋白质组学一样，代谢组学也是以“组学”为后缀的新兴的研究领域，并且有助于对有机体的生物学过程及其与环境的相互作用的理解和应用。

1、代谢物、代谢组和代谢组学

代谢物是一类小分子化合物，常参与到细胞信号转导等过程。代谢物种类和含量会受到机体基因组成、环境条件改变的影响。他们是细胞代谢活动的终产物。

代谢组是指细胞、组织或机体中全部代谢化合物的总称。

由于代谢产物对细胞周期和功能的重要性，代谢组学的研究可以深入了解生物体的生理状态，包括其遗传图谱和当前的环境影响。

2、代谢组学涉及的检测技术

目前，多种分析技术可对不同有机体、组织或体液中的代谢物进行定性定量分析，如：

  • 质谱

  • 电子电离

  • 两性压力化学电离（APCI）

  • 电喷雾电离（ESI）

  • 高效液相色谱（HPLC）

  • 毛细管电泳

  • 气相色谱

  • 核磁共振(NMR)

联用以上的技术，可同时定性、定量分析多种代谢物。

当然，这些技术也有需要改进的地方。由于代谢物的化学结构和数量的巨大差异，定性定量分析均存在挑战。因此，现阶段对于代谢组的整体分析，采用单一设备是很难完成的。目前，通常使用联用法来提取和分析代谢组数据。

3、代谢组学数据的分析

代谢组学的数据分析主要涉及多种统计模型的构建和多变量数据分析，包括：

  • 聚类分析

  • 代谢通路分析

  • 比较性覆盖分析

  • 热图

然而，现阶段，代谢组学数据的提取和解释仍存在难点。由于高通量技术产生了海量数据，研究者往往会被大量的信息所困扰，并且很难得到有意义的结论。好消息是，目前的观念已发生了转变，并且也有了能够从海量数据中挖掘有用信息的改进方法。

4、代谢组学的过去、现在和将来

1998年，代谢组的概念首次提出，代谢组学是新的研究领域。然而，近数十年，代谢组学发展迅速，现已作为一种研究功能基因组的有力方法，进一步加深我们对分子生物的理解。

几种生物体的测序已经大大推进，并且用于分析蛋白质的细胞产物和代谢物的方法已经显着改善。目前，已经开发出相对有效的技术来获得关于代谢组的信息。

希望将来可以引入更多的实用技术来分析和理解数据。这可以增加对分子生物学的理解以及代谢物在生物体健康中的作用，这可能具有许多实际应用。

本文由George编译，由莫秋芬、江舜尧编辑。

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