龙岩鲜烟叶特征香气成分前体物代谢组学的通路分析

为了探讨龙岩鲜烟叶特征香气成分代谢前体物生物合成过程中的代谢组学通路,采用主成分分析和逐步回归分析双重筛选的方法,筛选龙岩鲜烟叶特征代谢谱;根据KEGG分析信号通路、分子注释、相关酶和生化反应等相关性质,利用Metabo Analyst网络软件可视化代谢产物路径。结果表明,5个代谢产物参与了11条代谢路径,其中类胡萝卜素生物合成和氨酰基t RNA生物合成通路的影响值(P<0.05)。因此,龙岩特征香气成分前体物的生物合成过程与类胡萝卜素生物合成和氨酰基t RNA生物合成通路密切相关。

巢湖铜绿微囊藻Chao 1910的基因组学和磷代谢通路分析

【背景】铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)广泛分布于温带湖泊,因产生微囊藻毒素且易成为蓝藻水华优势藻株而备受关注。【目的】基于全基因组序列分析和基因转录水平验证,阐明从巢湖新分离的铜绿微囊藻Chao 1910的主要代谢通路和磷营养高效利用机制。【方法】通过第三代测序技术拼接获得Chao 1910的全基因组序列,完成主要代谢通路的基因注释,并对与蓝藻水华优势藻株形成相关的磷代谢通路进行深入分析。【结果】比较基因组学表明,Chao 1910藻株与日本铜绿微囊藻NIES-843的亲缘关系最近,其糖酵解、磷酸戊糖途径和核苷酸合成等代谢通路的基因组成非常保守,同时具有完整的磷转运、磷吸收、多聚磷酸盐合成/分解等磷营养高效利用的通路。不同于其他铜绿微囊藻,Chao 1910藻株不具有微囊藻毒素合成基因簇,推测其主要依靠对磷营养的高效利用获取生存竞争优势。【结论】Chao 1910藻株是巢湖首株完成全基因组测序的铜绿微囊藻,这将有助于揭示其获得生存竞争优势的分子机制,为遏制巢湖蓝藻水华暴发提供依据。

基于气相色谱-质谱联用技术检测阻塞性睡眠呼吸暂停儿童血浆代谢变化的研究

通过气相色谱-质谱(gas chromatography-mass spectrometry,GC-MS)技术研究阻塞性睡眠呼吸暂停(obstructive sleep apnea,OSA)儿童血浆代谢物的变化,以寻找儿童OSA的候选代谢标志物及诊断方法。选取在我院确诊为OSA的儿童5例及健康儿童7例,进行多导睡眠监测(polysomnography,PSG)检查,次日清晨抽取静脉血3 mL后利用GC-MS对差异代谢物进行鉴定分析,并富集相应的代谢通路。结果发现,与健康对照组相比,OSA患儿共筛选出105种潜在的差异代谢物,表达上调有65个,表达下调有40个;差异代谢物富集在29条代谢信号通路,其中12条具有显著差异,包括丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸代谢、柠檬酸盐循环、色氨酸代谢、组氨酸代谢、乙醛酸和二羧酸代谢、苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸的生物合成等。OSA患儿血浆中氨基酸、脂肪酸和碳水化合物等代谢物含量的明显变化可能是OSA儿童发病的潜在机制。

山西老陈醋对大鼠机体影响的代谢组学研究

采用基于核磁共振氢谱（~1H nuclear magnetic resonance,~1H NMR）的代谢组学技术,结合代谢通路分析,对山西老陈醋对大鼠机体代谢组学的影响进行研究。结果表明：给予山西老陈醋后,大鼠的血清和尿液内源性代谢物发生明显变化,其中α-葡萄糖、β-葡萄糖、乳酸、柠檬酸、苹果酸、脂质和马尿酸等代谢物含量变化较大。代谢通路分析发现,山西老陈醋能显著影响大鼠机体的酮体合成与降解、淀粉和蔗糖代谢以及三羧酸循环和丁酸甲酯代谢,这些影响主要与能量代谢、糖代谢、脂肪代谢等过程密切相关。本研究从代谢组学的角度分析了山西老陈醋对大鼠正常机体代谢物的影响,为其抗疲劳、降糖、降脂等保健作用提供了研究依据。

麦胚蛋白对系统性红斑性狼疮的作用机制及其功能分析

系统性红斑性狼疮(Systemic lupus erythematosus,SLE)因人体免疫系统失调导致人体自身形成抗体来对抗自身的器官或组织,现有治疗手段都有严重的不良反应.根据麦胚的蛋白质全谱,使用GO功能注释和KEGG代谢途径对潜在的麦胚功能蛋白进行分类与分析,重点剖析了麦胚功能蛋白(组蛋白)对系统性红斑狼疮的作用机制,旨在为研究开发植物源免疫活性蛋白提供思路和方法,同时也为医学、生物学、食品工业方面提供宝贵的新资源.

基于核磁共振技术的临床尿毒症的代谢组学研究

采用核磁共振技术与统计学分析方法,结合尿液的生化指标,进行临床尿毒症尿样的代谢组学研究。结果表明,尿毒症患者和健康对照人群尿样的代谢轮廓存在明显差异,通过核磁共振氢谱鉴定出70种代谢物,其中20种具有显著差异。与健康人群相比,尿毒症患者尿液中2-羟基异丁酸、3-羟基丁酸、丙酮、丁酸、谷氨酸、肌氨酸、肌酐、赖氨酸、N,N-二甲基组氨酸、柠檬酸、天冬酰胺、乙醇和乙醇胺的含量明显偏低,而支链氨基酸(包括亮氨酸、缬氨酸、异亮氨酸)、牛磺酸、乳酸、α-葡萄糖和β-葡萄糖的含量明显偏高。这些代谢物涉及氨基酸代谢、能量代谢和脂质代谢中的多条代谢途径,可作为尿毒症代谢影响的潜在的生物标志物,有助于理解尿毒症发病的生化机制。

红蓝光处理草莓组培苗的转录组测序与分析

【目的】光质对草莓的生理生化关键通路及基因的调控极为重要,为进一步研究草莓光敏基因奠定基础,同时也为草莓无毒种苗的繁育提供一定理论依据。【方法】以‘章姬’草莓组培苗为试材,以红蓝光的6种光配比处理为条件,采用转录组测序分析、pathway分析、KEGG数据库分析等技术试图从分子水平进行研究光处理对草莓组培苗的影响机制。【结果】获得了6个转录组文库,分别获得的Clean reads为34,325,533、34,870,504、36,127,081、22,665,945、23,731,628、26,593,530,基于KEGG数据库的分析,对受光质调节的4个通路糖酵解/糖异生代谢通路、卟啉和叶绿素代谢通路、光合作用、植物激素信号转导通路中差异性表达基因的数量及位置进行了具体分析。【结论】不同配比的红蓝光对草莓组培苗的有机物的积累与代谢、光合作用、叶绿素的产生与代谢、植物激素的产生均有明显作用,为下一步进行具体基因的研究提供方向和依据。

基于高效液相色谱-质谱联用技术的HBV相关性肝纤维化血清代谢标志物筛选

目的:探讨乙型肝炎病毒(hepatitis B virus,HBV)相关肝纤维化和慢性乙型肝炎(chronic hepatitis B,CHB)患者血清代谢谱差异,寻找与HBV相关肝纤维化的潜在标志物。方法:采用高效液相色谱-质谱联用技术分析16名HBV相关肝纤维化和16名CHB患者血清代谢谱;应用统计分析及数据库检索,鉴定出2组间差异代谢物;利用MetaboAnalyst 4.0软件对差异代谢物进行代谢通路分析和富集分析,筛选出富集的主要代谢通路及通路上差异代谢物;最后,利用受试者工作特征(receiver operating characteristic,ROC)曲线评价主要差异代谢物的诊断性能。结果:2组共筛选并鉴定出54种差异代谢产物。代谢通路和富集分析发现,鞘脂代谢通路[-log(P)=9.75,impact=0.42]和甘油磷脂代谢通路[-log(P)=10.90,impact=0.06]是HBV相关肝纤维化的主要富集代谢通路,其中神经鞘磷脂、1-磷酸-鞘氨醇、(神经)鞘氨醇、神经酰胺4种差异代谢物富集于鞘脂代谢通路,而磷脂酰胆碱、磷脂酰丝氨酸、磷脂酰肌醇、磷脂酸、磷脂酰甘油5种差异代谢物富集于甘油磷脂代谢通路;ROC分析显示,9种差异代谢物ROC曲线下面积均大于0.700,均具有良好诊断性能。结论:鞘磷脂、1-磷酸-鞘氨醇、(神经)鞘氨醇、神经酰胺、磷脂酰胆碱、磷脂酰丝氨酸、磷脂酰肌醇、磷脂酸和磷脂酰甘油诊断HBV相关肝纤维化均具有较高的诊断准确性,可能是HBV相关肝纤维化的潜在代谢标志物。

热风干燥对辣椒提取物的抗氧化活性及其代谢物组成的影响研究

目的 解析热风干燥(40℃)对辣椒提取物抗氧化活性及其代谢物组成的影响。方法 以总还原力、自由基清除率为指标评价辣椒提取物的抗氧化活性,并采用非靶代谢物组学技术分析辣椒代谢物组成及含量。结果 干燥辣椒的抗氧化活性强于新鲜辣椒;共鉴定出183个代谢物,其中L-苹果酸是含量最高的代谢物,新鲜辣椒与干燥辣椒中分别达(43838.68±16560.63)μg/g、(47095.13±18522.70)μg/g;辣椒总氨基酸与总有机酸含量在干燥前后无显著变化,糖及其衍生物含量显著减少,维生素及其衍生物含量显著增加(P<0.05);辣椒在热风干燥中积累了大量氧化应激、高渗胁迫应激代谢物,如γ-氨基丁酸、焦谷氨酸、脯氨酸、L-半胱氨酸、L-苏阿糖、甘露醇等;代谢通路富集分析发现,碳水化合物类代谢和氨基酸类代谢在干燥过程中比较活跃;γ-氨基丁酸含量在热风干燥中从400 mg/100 g增加到600 mg/100 g。结论 辣椒在热风干燥过程中发生明显的氧化应激、高渗胁迫应激代谢,抗氧化活性物质类代谢物累积可能是干燥辣椒的抗氧化活性增强的原因,辣椒能富集高含量γ-氨基丁酸是本研究的一个新发现。本研究可为干辣椒品质形成机制研究提供参考。

非靶标代谢组学研究的影响因素分析

代谢组学技术是近10年来国际上提出和发展的新型组学技术,是系统生物学的重要组成部分。其中,非靶标代谢组学是研究最早且应用最广的方法。然而,由于代谢物种类多,理化性质差异大,加之样本对环境变化较敏感,导致了样本从收集、处理到储存过程的波动都会对代谢轮廓的分析产生一定影响。此外,代谢组学研究还涉及分析科学以及化学计量学等专业知识的应用。如何应用现代高通量分析技术(核磁共振和质谱)高精度快速对大量样本进行分析,对海量的原始数据进行预处理及挖掘,对差异代谢物准确定性和定量分析,是非靶标代谢组学研究现存的难点和热点。本文综述分析了近年来非靶标代谢组学研究过程中的一些影响因素及应对策略。

糖尿病肝脏基因表达谱代谢学分析

目的:探讨糖尿病患者肝脏与正常对照肝脏基因表达谱的变化,并进行代谢通路生物信息学分析。方法:应用Affymetrix的Human Genome U133A array芯片检测糖尿病肝脏组织(n=2)和正常对照肝脏组织(n=2)的基因表达谱变化,通过DAVID分析平台对芯片监测到的表达上调的基因进行KEGG通路分析,并用RT-PCR验证部分基因的表达情况。结果:以比值大于2或小于-2为准,共有492条基因明显上调,820条基因明显下调;在差异表达明显的前20位基因中,涉及氧化应激、免疫炎症反应和脂代谢。KEGG代谢通路分析显示:该差异表达基因谱符合2型糖尿病的发病机制,其差异表达明显基因的代谢通路涉及胰岛素信号通路、脂代谢、补体和凝血系统、糖代谢、粘附功能和细胞因子和受体的相互作用,RT-PCR证实差异表达明显基因SOD2mRNA和CRPmRNA确实表达明显上调。结论:糖尿病肝脏与正常肝脏组织基因表达谱的变化在代谢通路上主要表现为在糖、脂代谢和胰岛素信号通路、补体和凝血系统等的改变,肝脏在糖尿病发病机制中的作用可能与其参与糖脂代谢和胰岛素的作用异常有关。

基于气相色谱-质谱联用技术的甲状腺功能亢进性心脏病大鼠心脏组织代谢组学分析

目的通过气相色谱-质谱(GC-MS)联用技术探究甲状腺功能亢进性心脏病(HHD)大鼠心肌组织代谢物变化,筛选相关代谢通路,阐明HHD可能的发病机制。方法将20只SD大鼠随机分为对照组和HHD组,给予相应药物干预后,采集大鼠心脏组织进行GC-MS分析,结合多变量、单变量统计分析及数据库检索,筛选出HHD可能的潜在生物标志物,利用MetaboAnalyst 5.0软件对筛选出的潜在生物标志物进行代谢通路分析。结果相对于对照组,HHD组共筛选鉴定出57种差异代谢物作为潜在生物标志物,这些潜在生物标志物参与了39条代谢通路,其中丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸代谢,β-丙氨酸代谢,牛磺酸和亚牛磺酸代谢,甘氨酸、丝氨酸和苏氨酸代谢,戊糖和葡萄糖醛酸相互转化,氨酰-tRNA生物合成其6条代谢通路变化明显。结论HHD心脏组织中氨基酸、糖类、脂类和核苷酸等代谢水平发生明显变化;上述6条代谢通路异常可能是HHD潜在发病机制。

基于血清代谢组学的黄雪益肾方改善慢性肾衰的机制研究

目的:评价黄雪益肾方治疗大鼠慢性肾衰的药效,并通过代谢组学初步揭示其代谢调控机制。方法:SD大鼠分为空白对照组、模型组、阳性药(缬沙坦)组和黄雪益肾方低、高剂量组。用阿霉素和腺嘌呤联合诱导慢性肾衰大鼠模型,空白组和模型组每日给予0.9%NaCl溶液,给药组分别给予缬沙坦8.33 mg/kg/d,黄雪益肾方12.5、25 g/kg/d灌胃,连续6周。实验期间监测大鼠一般情况、检测24 h尿蛋白及肾功能指标,苏木精-伊红(H-E)染色观察肾脏病理变化。通过超高效液相色谱-线性离子阱/静电场轨道阱组合式高分辨质谱联用(UPLC-LTQ-Orbitrap-MS/MS)分析血清代谢变化,探索黄雪益肾方改善大鼠慢性肾衰的代谢调控机制。结果:与空白组比较,模型组大鼠出现体质量减少、精神萎靡、羸弱无力等衰竭症状,24 h尿蛋白显著升高,血肌酐(Scr)、尿素氮(BUN)显著升高(P<0.01),血清白蛋白(Alb)显著降低(P<0.01),药物干预后各指标均有不同程度改善(P<0.05,P<0.01)。病理结果显示,黄雪益肾方能有效改善模型组大鼠出现的肾小管损伤,间质纤维化及肾小球萎缩硬化等现象。代谢组学研究共鉴定出差异代谢物44个,主要富集于精氨酸生物合成、甘油磷脂代谢、花生四烯酸代谢、鞘脂代谢等代谢通路。结论:黄雪益肾方可明显减轻慢性肾衰大鼠尿蛋白现象,缓解肾功能损伤,主要效应机制涉及其对脂质代谢和炎症损伤的调节作用。

草菇子实体不同成熟阶段的比较蛋白质组学分析

采用iTRAQ标记结合二维液相色谱串联质谱技术对草菇不同成熟阶段的差异蛋白质组进行研究。首先将提取的草菇不同成熟阶段蛋白样品进行SDS‐PAGE分析,其次将经二维液相色谱串联质谱技术获取的串联质谱数据通过MASCOT软件搜库,之后对鉴定蛋白质数据进行了KEGG代谢通路分析。试验共计获得2 335个不同肽段,鉴定到1 039个蛋白质,其中1 030个蛋白质具有定量信息。与蛋形期相比,在伸长期和成熟期阶段显著上调蛋白质85个,下调蛋白质103个。KEGG代谢通路分析结果显示,草菇不同成熟阶段中的68个差异蛋白质可定位于4种伞菌目模式真菌(灰盖鬼伞、双色蜡蘑、可可丛枝病菌和裂褶菌)的45个不同生物代谢途径,全景展示出草菇成熟阶段差异表达蛋白质定位的代谢网络。结果表明,iTRAQ标记技术结合二维液相色谱串联质谱可对不同生长发育时期的草菇蛋白样品进行有效地分离和鉴定。

橡胶树生殖发育相关基因的RNA-Seq转录组分析

为了揭示橡胶树生殖发育相关基因的表达变化情况,本研究以橡胶树热研7-33-97花序、雄蕊、雌蕊为试验材料,利用Illumina HiSeq^(TM) 2000对早期发育的花序、雄蕊及雌蕊进行RNA-Seq测序,共识别出30 164个长度大于200 bp的Unigenes,与其它物种的序列相似性进行比较,发现所得Unigenes与麻疯树的Unigenes相似数量最多。进一步对测序所得Unigenes进行GO(Gene ontology)功能注释和Pathway显著性富集分析发现这些Unigenes能够编码相应的993种酶(Enzyme,EC),参与了197条生物学通路(pathway),相关Unigenes主要涉及碳水化合物运输与代谢、膜转运代谢以及能量代谢通路,由此推测碳水化合物合成与运输相关基因可能在橡胶树生殖发育过程中起重要调控作用。本研究通过对橡胶树花器官发育相关基因进行转录水平分析,为深入开展橡胶树生殖发育相关功能基因的克隆和功能验证提供了丰富的基因资源,并为揭示橡胶树生殖发育的分子调控机制奠定良好基础。

基于超高效液相色谱-质谱的狼疮肾炎血清代谢组学研究

目的通过代谢组学的方法寻找LN患者血清中的差异代谢物，构建疾病血清代谢物诊断模型及研究相关的代谢通路，以探讨LN的发病机制。方法分别应用超高效液相色谱一高分辨质谱法（UPLS-HRMS）的正离子、负离子模式分析38例LN患者和35名健康志愿者血清样本中代谢物，利用SIMCA-P＋（version 12．0，Umetrics，Umea，Sweden）进行正交偏最小二乘判别分析（OPLS-DA）多元统计分析，结合t检验筛选出差异的代谢物。将发现的差异代谢物用Metabo Analyst 3．0进行代谢通路分析，进一步结合HDMB、KEEG等数据库解析差异代谢物的生物学意义。结果OPLS-DA均可以显著区分LN与健康对照组，OPLS—DA模型的预测率Q2=0．583。初步确诊12种化合物（茶碱，氧化型谷胱甘肽，葵酸，戊氨酸，马尿酸，鞘氨醇，山梨醇，皮质醇，2-吡咯羧酸，脱氧胆酸，色胺，5-氨基乙酰丙酸，葡萄糖．6磷酸，核黄素，肾上腺皮质酮，牛磺酸，肌酸酐，甘油磷酰胆碱）为区分LN和健康人的潜在的血清差异性代谢标志物。结合LN通路分析发现LN存在异常的柠檬酸、嘧啶、氨基酸代谢状态。结论LN发病对体内柠檬酸和氨基酸代谢通路有显著的影响，部分差异代谢物有调节免疫的作用。本研究可为LN的监测和诊断以LN发病的分子基础研究提供科学依据。

基于核磁代谢组学技术的阿霉素肝毒性研究

为探讨阿霉素致大鼠肝毒性的作用机制,本研究采用1H NMR代谢组学技术对大鼠肝脏内源代谢物变化进行研究。通过多元统计分析,鉴定了16个与阿霉素肝毒性密切相关的潜在生物标志物。进一步通过代谢通路分析(Met PA),发现阿霉素显著影响肝脏苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸生物合成,缬氨酸、亮氨酸和异亮氨酸生物合成,苯丙氨酸代谢,甘氨酸、丝氨酸和苏氨酸代谢,丙氨酸、天门冬氨酸和谷氨酸代谢,以及酪氨酸代谢。阿霉素肝脏毒性的发生与干扰氨基酸、脂质、嘌呤代谢、能量代谢、生物转化及氧化应激等过程密切相关。本研究从代谢的角度分析了阿霉素对肝脏代谢的影响,为进一步分析其毒性机制奠定了基础。

醋甘遂对Walker-256腹水模型大鼠的粪便代谢组学研究

基于代谢组学技术,研究醋甘遂对Walker-256细胞癌性腹水模型大鼠的粪便内源性代谢物变化,寻找与醋甘遂治疗癌性腹水相关的粪便潜在生物标志物,探讨醋甘遂粉末对腹水模型大鼠泻水逐饮的作用机制。采用快速液相色谱串联四极杆飞行时间质谱(UFLC-Q-TOF-MS)技术,对各组大鼠粪便样本进行测定,应用主成分分析(PCA)、偏最小二乘-判别分析(PLS-DA)等多种方法进行模式识别,结合t检验和变量投影重要性(VIP)筛选出与癌性腹水相关的潜在生物标志物,并基于MetaboAnalyst进行通路分析,最后联合肠道菌群测序结果相关分析,阐释醋甘遂的泻水作用机制。结果显示,生/醋甘遂粉末均可使模型大鼠体内异常代谢有所恢复,醋甘遂的调节作用弱于生甘遂。共筛选鉴定出11种癌性腹水潜在生物标志物、5条代谢通路和4种肠道菌。醋甘遂的泻水逐饮作用与调节苯丙氨酸代谢,苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸生物合成,色氨酸代谢,甘油磷脂代谢,糖基磷脂酰肌醇生物合成等代谢通路有关。该研究为深入理解与醋甘遂泻水逐饮效应相关的肠道菌群-宿主相互作用提供科学依据,并为醋甘遂临床合理应用提供参考。

草菇耐低温突变菌株Vtlt-1和原始菌株V23转录组差异的研究

为了培育草菇耐低温菌株与解析其耐低温的分子机制,采用紫外诱变的方法,选育出耐低温草菇菌株Vtlt-1,并利用表达谱芯片技术,比较突变菌株Vtlt-1与原始菌株V23的表达差异基因,筛选差异显著基因后利用GO(gene ontology)功能注释和KEGG(kyoto encyclopedia of genes and genomes)通路富集等方法分析,结果发现与V23相比Vtlt-1表达显著差异基因共有1 600个,其中704个基因上调表达,896个基因下调表达。针对差异基因的GO功能分类结果发现:生物学过程方面,差异基因主要分布在金属离子结合、氧化还原过程、碳水化合物的代谢与核酸的结合。细胞组分方面主要与细胞核相关;分子功能中,氧化还原活性以及解旋酶活性,依赖于ATP的解旋酶活性、DNA指导的RNA聚合酶活性。KEGG注释结果发现差异表达基因主要富集在氨基酸与氮类物质的代谢、脂肪酸与生物碱的合成这两方面,此外还富集到核糖体的生物合成、细胞色素P450、RNA聚合酶、硫和氨基酸的代谢、核酸的修复等通路。这些结果为解析草菇耐低温机制提供分子依据和理论基础。

酿酒酵母在纤维素乙醇生产中对毒性化合物的耐受机理研究进展

利用木质纤维素生产燃料乙醇的过程中,前期预处理所产生的抑制剂会影响酵母的正常生长和后续的发酵过程。为减小抑制剂的影响所采取的一些脱毒策略往往造成糖的损失和生产成本的增加,这在实际生产与经济上是不可行的。因此,具有强的抑制剂耐受性的酿酒酵母菌株对于提高纤维素乙醇产率是十分重要的。近十年来,对于酿酒酵母胁迫耐受机制的研究取得了一些重要的进展,着重介绍目前酿酒酵母对抑制剂耐受机制的研究现状,包括一些关键性基因的表达及代谢通路过程分析等。同时也介绍一些应对抑制剂提高酵母发酵能力的措施。