2020-08-26
微(wei)生物(wu)存在于人(ren)體、植物(wu)、土壤、海洋、空氣等各種環境中(zhong)，和全球正在面臨的(de)三大挑戰(zhan)：疾病(bing)、環境、能源之間密(mi)不可(ke)分[1]。充分了解(jie)微(wei)生物(wu)是管理和利用微(wei)生物(wu)的(de)重要前提。
隨著(zhu)高通量(liang)測(ce)序技術的普及，微(wei)(wei)生(sheng)(sheng)物研(yan)(yan)究(jiu)逐漸進入(ru)大(da)數(shu)據(ju)時代(dai)。在(zai)微(wei)(wei)生(sheng)(sheng)物群落(luo)研(yan)(yan)究(jiu)中(zhong)，主流存在(zai)三種(zhong)研(yan)(yan)究(jiu)技術，分(fen)別是(shi)微(wei)(wei)生(sheng)(sheng)物多(duo)樣(yang)性組(zu)成(cheng)譜測(ce)序，宏基因組(zu)測(ce)序和宏轉錄組(zu)測(ce)序。大(da)家是(shi)否有(you)時候會陷入(ru)疑惑(huo)，我該(gai)選擇(ze)哪(na)種(zhong)技術研(yan)(yan)究(jiu)我的課(ke)題呢？
現在小編就以(yi)精簡(jian)的語言對這三種技術做個總結：
1、想要快速(su)得知樣本(ben)的微生(sheng)物組成，優選微生(sheng)物組成譜測序；
2、追求高(gao)分辨率、精細(xi)的(de)微生(sheng)物組(zu)成及其潛在功能，優選(xuan)宏基因組(zu)測序；
3、追求(qiu)高(gao)分辨率、精細的微(wei)生物(wu)組成及(ji)其活(huo)性表達(da)的功能，優(you)選宏轉錄組測序。
但是，你的微生(sheng)物組研究真的止步于此(ci)了嗎？
在模式生物研(yan)究中，轉錄(lu)(lu)組和蛋(dan)(dan)(dan)白組有(you)較多的(de)數據積(ji)累，有(you)大量的(de)研(yan)究表明：蛋(dan)(dan)(dan)白水平(ping)與轉錄(lu)(lu)水平(ping)的(de)相關性很低(di)，遠(yuan)超大家的(de)想(xiang)象，并且蛋(dan)(dan)(dan)白質往(wang)往(wang)以(yi)結構物質、活性酶、激素、抗體等多種形式直接(jie)參與生命活動、發揮生理功能。因(yin)此，轉錄(lu)(lu)下(xia)游的(de)組學，尤其是(shi)(shi)蛋(dan)(dan)(dan)白組學的(de)研(yan)究還是(shi)(shi)非常有(you)必(bi)要的(de)。
表1 不同生物體內mRNA和(he)蛋白質相關性結果[2]
隆重介紹今天的(de)主角——宏蛋白組學研究
宏(hong)蛋(dan)(dan)白(bai)組(zu)(zu)學（MetaProteomics）, 是(shi)(shi)指特定時刻下(xia)，環境(jing)微(wei)生(sheng)(sheng)物所表達的(de)(de)所有蛋(dan)(dan)白(bai)，蛋(dan)(dan)白(bai)水平的(de)(de)研究可以進行微(wei)生(sheng)(sheng)物群落的(de)(de)一(yi)致性(xing)(xing)、活(huo)性(xing)(xing)和功能分析(xi)，能夠提供(gong)宏(hong)基因組(zu)(zu)無法獲取的(de)(de)信息。通過(guo)宏(hong)基因組(zu)(zu)預測得到(dao)的(de)(de)功能蛋(dan)(dan)白(bai)與(yu)宏(hong)蛋(dan)(dan)白(bai)組(zu)(zu)得到(dao)的(de)(de)真實蛋(dan)(dan)白(bai)進行比(bi)較，可知道二(er)者(zhe)之間(jian)的(de)(de)相關性(xing)(xing)。下(xia)方是(shi)(shi)健(jian)康人(ren)的(de)(de)腸道微(wei)生(sheng)(sheng)物群潛在功能（宏(hong)基因組(zu)(zu)）和有效功能（宏(hong)蛋(dan)(dan)白(bai)組(zu)(zu)）之間(jian)的(de)(de)數據比(bi)較[3]：
圖(tu)1 top5的門(men)、top10 的屬(shu)以及top10的KOG豐度做箱型圖(tu)
（MG數據為(wei)藍色左，MP數據為(wei)紅色）
結(jie)果表明：宏(hong)基(ji)因(yin)組和宏(hong)蛋白組的(de)數據(ju)關(guan)于(yu)物種分(fen)類水平上比較(jiao)一致，但是在功能(neng)(neng)方面(mian)MG與(yu)MP差異(yi)較(jiao)大。結(jie)合后續(xu)腸道微生物群中的(de)保守和可變(bian)特征分(fen)析(xi)、某些(xie)門的(de)特定功能(neng)(neng)貢獻分(fen)析(xi)，該文章(zhang)作者(zhe)提倡將MP作為調查基(ji)因(yin)在健康和疾病中的(de)功能(neng)(neng)作用(yong)的(de)方法。
今天簡(jian)單介紹(shao)了一下宏蛋(dan)白(bai)組研(yan)究(jiu)的必要性和重要性，繼(ji)續關注派森(sen)諾(nuo)生物(wu)公眾號，更多宏蛋(dan)白(bai)組的應用將繼(ji)續提供給大(da)家。從(cong)今天開始，研(yan)究(jiu)微生物(wu)群落的你和宏蛋(dan)白(bai)組“鎖(suo)了”嗎？
參考文獻：
[1]Zhao H, Chen W. Chemical biotechnology: microbial solutions to global change. Editorial overview. Curr Opin Biotechnol. 2008;19(6):541-543. doi:10.1016/j.copbio.2008.10.008
[2]Maier, T. , Marc Güell, & Serrano, L. . (2009). Correlation of mrna and protein in complex biological samples. Febs Letters, 583(24), 3966-3973.
[3]Tanca A, Abbondio M, Palomba A, et al. Potential and active functions in the gut microbiota of a healthy human cohort. Microbiome. 2017;5(1):79. Published 2017 Jul 14. doi:10.1186/s40168-017-0293-3
