2020-09-09
轉(zhuan)錄(lu)組(zu)(zu)(zu)、蛋白組(zu)(zu)(zu)和代謝組(zu)(zu)(zu)，在這三大組(zu)(zu)(zu)學(xue)(xue)中，代謝組(zu)(zu)(zu)被認為是難度(du)最(zui)大的(de)組(zu)(zu)(zu)學(xue)(xue)。因為代謝物種類多，組(zu)(zu)(zu)成(cheng)復雜，涉及到的(de)儀(yi)器平臺(tai)多，分析方法難，數(shu)據庫多，標準品庫不(bu)全面(mian)等，這些原(yuan)因都導致了代謝組(zu)(zu)(zu)學(xue)(xue)研(yan)究入門(men)比較(jiao)難。
今(jin)天小編帶領大家，只需花3分(fen)鐘(zhong)，通過10問(wen)10答，帶你輕松入門代謝組。
1、什么是代謝組學？為(wei)什么研究代謝組學？
代謝組(zu)學是(shi)研究生(sheng)(sheng)命(ming)體(ti)受到病理生(sheng)(sheng)理刺激或基因(yin)環境(jing)擾(rao)動(dong)后，糖類(lei)、脂質(zhi)、核苷酸和氨基酸等內源(yuan)性(xing)小分子(zi)代謝物(wu)種(zhong)類(lei)和數量的(de)(de)變化(hua)。相比于其他(ta)組(zu)學，代謝組(zu)學反映生(sheng)(sheng)命(ming)體(ti)已經發生(sheng)(sheng)的(de)(de)生(sheng)(sheng)物(wu)學事件(jian)，因(yin)此(ci)能夠更(geng)準確直接地反映生(sheng)(sheng)命(ming)體(ti)終端和表(biao)型信息(xi)。
2、代謝組研究主要(yao)使用的(de)儀器平臺有哪些 ？
目前代(dai)謝(xie)(xie)(xie)組(zu)學(xue)研究(jiu)主要使(shi)用(yong)核磁(ci)共振(zhen)技(ji)術（NMR）、氣相色譜(pu)(pu)-質(zhi)(zhi)譜(pu)(pu)聯(lian)用(yong)技(ji)術（GC-MS）、液相色譜(pu)(pu)-質(zhi)(zhi)譜(pu)(pu)聯(lian)用(yong)技(ji)術（LC-MS）、毛(mao)細管電泳-質(zhi)(zhi)譜(pu)(pu)聯(lian)用(yong)技(ji)術（CE-MS）等。由于代(dai)謝(xie)(xie)(xie)物種類多，濃度差(cha)異大(da)，往往更適(shi)合使(shi)用(yong)高(gao)(gao)分(fen)(fen)辨(bian)率、高(gao)(gao)靈敏度、高(gao)(gao)通量的質(zhi)(zhi)譜(pu)(pu)檢測平臺。一般可根據檢測代(dai)謝(xie)(xie)(xie)物的類型和(he)理(li)化性質(zhi)(zhi)，選擇不同的電離模式和(he)質(zhi)(zhi)量分(fen)(fen)析器，從最(zui)大(da)限度的獲取代(dai)謝(xie)(xie)(xie)物信(xin)息。
3、什么(me)是一級(ji)質譜和二級(ji)質譜？
在LC-MS代謝(xie)組學(xue)研究(jiu)時，往(wang)往(wang)需(xu)要(yao)(yao)配(pei)備(bei)串(chuan)聯質(zhi)譜(pu)(pu)（MS-MS），通過一(yi)級質(zhi)譜(pu)(pu)（MS）獲得準分(fen)(fen)子(zi)(zi)(zi)離子(zi)(zi)(zi)，分(fen)(fen)子(zi)(zi)(zi)離子(zi)(zi)(zi)可獲得精確的(de)分(fen)(fen)子(zi)(zi)(zi)量用于推(tui)斷(duan)化(hua)合物的(de)分(fen)(fen)子(zi)(zi)(zi)式，但用于結構(gou)推(tui)斷(duan)和比對還不夠，需(xu)要(yao)(yao)進一(yi)步(bu)對分(fen)(fen)子(zi)(zi)(zi)離子(zi)(zi)(zi)進行(xing)碎裂獲得其(qi)碎片(pian)信息(xi)，即二級質(zhi)譜(pu)(pu)（MS/MS）信息(xi)，可增加物質(zhi)結構(gou)推(tui)斷(duan)的(de)準確性。GC-MS一(yi)級質(zhi)譜(pu)(pu)可以進行(xing)定性分(fen)(fen)析（因為GC-MS有成熟的(de)標準圖(tu)(tu)譜(pu)(pu)數據庫，可直接將檢測到的(de)物質(zhi)離子(zi)(zi)(zi)的(de)譜(pu)(pu)圖(tu)(tu)數據與數據庫比對進行(xing)定性）
4、質譜檢(jian)測模(mo)(mo)式有(you)正(zheng)離子(zi)掃描模(mo)(mo)式和負離子(zi)掃描模(mo)(mo)式？
正、負(fu)離(li)子模式是質譜的(de)兩種(zhong)(zhong)掃描(miao)模式，樣本在ESI源離(li)子化之后，會同時出現帶(dai)正電荷(he)(he)（M+H、M+NH4、M+Na等）和負(fu)電荷(he)(he)（M-H、M+Cl、M+CH3COO等）的(de)離(li)子，根據物質的(de)理(li)化性質的(de)差(cha)異，有(you)些代(dai)謝(xie)物會帶(dai)上正電荷(he)(he)有(you)些會帶(dai)負(fu)電荷(he)(he)。一(yi)般(ban)情(qing)況下，為了獲取(qu)全(quan)面的(de)代(dai)謝(xie)組(zu)信息，LC-MS非靶向代(dai)謝(xie)組(zu)研究兩種(zhong)(zhong)狀態的(de)離(li)子都會進行掃描(miao)。
5、代謝組(zu)學的研究(jiu)流程一般包括哪(na)些？
代謝組學的研究(jiu)一般包(bao)括以下(xia)環(huan)節：
和基因組的DNA，轉錄組的RNA和蛋(dan)(dan)白組的蛋(dan)(dan)白質相比，代(dai)(dai)謝(xie)組的代(dai)(dai)謝(xie)物在提取(qu)(qu)后，沒有一個(ge)合(he)適的定量檢測和質控(kong)標準，往往更多依(yi)賴于項目(mu)(mu)經驗取(qu)(qu)足量的原始樣本進行代(dai)(dai)謝(xie)物提取(qu)(qu)后的上機，避免取(qu)(qu)樣量過(guo)少，代(dai)(dai)謝(xie)物檢測到的數目(mu)(mu)較少，或者取(qu)(qu)樣量過(guo)多，導致儀器過(guo)載。
6、代謝(xie)物的鑒(jian)定(ding)原(yuan)理和(he)方法是(shi)什么？
根據(ju)串聯質譜得(de)到的(de)(de)二級質譜圖和數(shu)(shu)據(ju)庫(ku)的(de)(de)質譜圖進行(xing)匹(pi)配的(de)(de)原(yuan)理進行(xing)代謝物的(de)(de)鑒定。目(mu)前常見的(de)(de)GC-MS非(fei)靶(ba)數(shu)(shu)據(ju)庫(ku)有(you)NIST，GMD，weily等，常見的(de)(de)LC-MS非(fei)靶(ba)數(shu)(shu)據(ju)庫(ku)有(you)HMDB、 Metlin、 MassBank、MzCloud、Lipidmaps、公司(si)自(zi)建庫(ku)等。
7、代謝組學研究的(de)最大難(nan)點(dian)是什么？
代謝組學研究(jiu)最大的(de)難點是(shi)(shi)代謝物(wu)的(de)鑒(jian)定，前面說到，代謝物(wu)的(de)鑒(jian)定主要是(shi)(shi)根據(ju)(ju)(ju)實際得到的(de)二級譜圖(tu)和數(shu)據(ju)(ju)(ju)庫中的(de)譜圖(tu)進行(xing)比對，根據(ju)(ju)(ju)其(qi)匹配程(cheng)度決定鑒(jian)定結果。因此，數(shu)據(ju)(ju)(ju)庫中物(wu)質(zhi)的(de)覆蓋范圍(wei)很大程(cheng)度影響了(le)代謝組學研究(jiu)的(de)發展；其(qi)次(ci)由于：
①、同一個(ge)代謝物(wu)在(zai)不(bu)同儀器平(ping)臺（例如waters平(ping)臺，thermo平(ping)臺，AB平(ping)臺等）上獲(huo)得的二級圖譜是不(bu)同的；
②、同(tong)(tong)一個(ge)儀器平臺上，不同(tong)(tong)分(fen)析條(tiao)件(jian)下獲得(de)的(de)圖譜也是不同(tong)(tong)的(de)；
③、在不同濃度、甚至不同時間(jian)下，同一個物質打出的(de)圖譜也會有(you)所差別；
④、不同的(de)匹(pi)配(pei)算法導致的(de)鑒(jian)定結(jie)果也不同。
因此，代(dai)謝(xie)物(wu)的(de)鑒(jian)定一直以來都(dou)是研究代(dai)謝(xie)組學的(de)最大難點。
8、代謝組學分(fen)析(xi)流(liu)程有兩大流(liu)派？
目(mu)前代謝組學分(fen)析包(bao)括兩(liang)種截然(ran)不同的學術流派(pai)①化學計量學方法、②定(ding)向(xiang)輪廓分(fen)析：
①、化學(xue)計量學(xue)方法，先鑒定(ding)后(hou)差異是(shi)指先進行代謝物(wu)的(de)鑒定(ding)，得知樣本中包含(han)哪些代謝物(wu)，然后(hou)基于鑒定(ding)到(dao)的(de)代謝物(wu)進行差異分析。
②、定向輪廓分析，先(xian)差(cha)異后鑒定是指先(xian)根據質譜得到的峰進行差(cha)異比較，然后對差(cha)異的峰進行代謝物的鑒定。
現在的代謝組(zu)學研(yan)究中，這(zhe)兩種方法都是有(you)文獻支(zhi)持和認可的。
9、代謝組學生(sheng)物學重復如何設計？
由于代謝組(zu)處于所有組(zu)學的(de)最下游(you)，個體間的(de)差異較大，對于生物學重復(fu)的(de)數(shu)目要求會(hui)比轉錄組(zu)、蛋白組(zu)的(de)其他(ta)組(zu)學要求更多。
一(yi)般來說，植物、細胞(bao)、微生(sheng)物等最少6個生(sheng)物學(xue)重復；
動物樣本，由于其(qi)個體化(hua)差異較大，包括組織、血、尿液等至少10個生物學重(zhong)復；
臨床樣本，個(ge)體差異更大，血漿、尿液等要在30個(ge)生物學重復(fu)左右，無(wu)上限(xian)。具(ju)體可(ke)根(gen)據目(mu)標期刊檔次和要求來(lai)定。
10、進行代謝組學研究(jiu)是否(fou)可(ke)以(yi)分批次送(song)樣(yang)分批次上機？
一般情況(kuang)下，非常(chang)不建議分批(pi)次上機。同一實(shi)(shi)驗最好是一起上機檢測，否則不同時期，實(shi)(shi)驗操作、儀器狀態等的(de)不同都會(hui)對結(jie)果(guo)產生(sheng)很大的(de)批(pi)次效應，導致樣(yang)本的(de)檢測結(jie)果(guo)和真實(shi)(shi)結(jie)果(guo)發生(sheng)較大偏(pian)差。
以上就是(shi)今天的代(dai)謝(xie)組入門基礎(chu)知(zhi)識點總結，更多代(dai)謝(xie)組相關資(zi)料請繼續關注派森(sen)諾生物公眾號，做科研，我們是(shi)認真(zhen)的~
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