多组学研究-蛋白质组与代谢组,看这个就够了

一、概要

在静态基因组碱基测序完成之后，系统生物学已经进入了后基因组学时代，蛋白质组学等功能基因学和代谢组学的研究目前已成为系统生物学研究的重点。蛋白质组学研究是生命科学研究进入后基因组时代的里程碑，同时也是功能基因组时代生命科学研究的核心内容之一，而代谢组学的研究越来越多，在发现生物标志物方面发挥了重要作用。

二、蛋白质组学介绍

蛋白质组学(Proteomics)是从整体水平上研究细胞内蛋白质的组成、活动规律及蛋白质与蛋白质的相互作用，是功能基因组学时代一门新的学科。目前蛋白质组学的研究主要有两条路线：一是基于双向电泳的蛋白质组学；二是基于质谱的蛋白质组学。目前基于质谱的蛋白质组学研究也越来越广泛。

定量蛋白质组

根据是否对目标蛋白进行定量，基于质谱的蛋白质组学定量技术可分为非靶向定量蛋白质组学（Untargeted quantitative proteomics）和靶向定量蛋白质组学（Targeted quantitative proteomics），其中靶向定量技术包括多重反应监测技术（Multiple reaction monitoring，MRM）和平行反应监测（Parallel reaction monitoring，PRM），非靶向定量技术包括非标记定量和稳定同位素标记定量，稳定同位素标记又可分为多种模式，最值得关注的是等重同位素标记相对和绝对定量（Isobaric tags for relative and absolute quantitation，iTRAQ）和串联质量标签（Tandem mass tags，TMT）技术。目前质谱定量技术主要采取数据依赖采集模式（Data dependent analysis，DDA），新发展的数据非依赖采集模式（Data independent analysis，DIA）。DIA具有更好的分析准确度和动态范围，也值得重点关注。

不同定量方式对比

应用优势

PRM目标蛋白定量及验证靶向性检测灵敏度高

DDA 非标记

单样本上机

价格低

应用范围广

DIA/SWATH 非标记

大规模定量

灵敏度高；

通量大

SILAC 体内标记

多样本上机

传代细胞检测

定量准确

重复性好

标记不受裂解液成分影响

iTRAQ/TMT 体外标记

多样本上机

定量准确

重复性好

蛋白质组学常见分析内容

分析项目分析内容

质控肽段长度分布、定量分布、肽段质量误差分布注释蛋白功能描述、GO注释、KEGG代谢通路

功能分类GO二级功能分类

功能富集GO功能富集、代谢通路富集

蛋白网络分析蛋白网络互作分析

通路分析代谢通路图

进行定量的测定，鉴定疾病、药物对生命过程的影响，以及解释基因表达调控的机制。通过对正常个体及病理个体间的蛋白质组比较分析，我们可以找到某些“疾病特异性的蛋白质分子”，它们可成为新药物设计的分子靶点，或者也会为疾病的早期诊断提供分子标志。

三、代谢组介绍

代谢组是指在某个时间点上一个细胞所有代谢物的集合，尤其指在不同代谢过程中充当底物和产物的小分子物质，如脂质、糖、氨基酸等，可以解释取样时该细胞的生理状态。代谢组学技术已广泛应用于生物学和医学相关的各个领域，如疾病诊断，发病机制研究，中医药现代化，药物毒理及安全评价，植物，微生物，环境、营养等研究。常用的代谢组学研究内容如下图所示。

四、联合分析

蛋白组告诉你已经发生什么（What actually happen），而代谢组学则告诉你什么确实发生了(What happened），二者互为因果。目前关于蛋白质组学和代谢组学整合分析的思路非常多，最常见的就是基于同一条KEGG通路的数据整合，通过对正常个体及病理个体间的蛋白质组比较分析，我们可以找到参与某条重要的代谢通路的差异表达的蛋白质，同时，在代谢组学分析结果中，我们需要重点关注该通路中代谢物的变化关系，基于该KEGG通路查找各种文献资料，进一步探讨代谢物的改变是否是由蛋白质的变化所引起。通过KEGG代谢通路将蛋

中发生显著性变化的蛋白质和代谢物，快速锁定关键蛋白和关键代谢物。

可免费提供蛋白质组+代谢组联合分析服务。

迈维代谢于2015年成立于武汉国家生物产业基地——光谷生物城生物创新园，是中国代谢组领域的知名企业，专注于创新代谢组技术在生命科学研究与医学健康两大领域的应用，创造性开发了以“广泛靶向”专利技术为核心的高通量、超灵敏、广覆盖代谢组技术平台，建立了含有5000多种代谢物的专属数据库，搭建了基于代谢组的多组学数据整合分析流程，相关技术成果近年来在Cell、Nature Genetics、Nature Communications、PNAS等国际学术期刊发表，并应邀在国际代谢组学年会、国际动植物基因组大会、全国罕见病大会、中药生物技术学会等会议作大会报告，引领代谢组学发展新方向。