Biolog代谢表型技术解析小菜蛾肠道细菌河生肠杆菌的生物学特性

河生肠杆菌Enterobacter amnigenus为小菜蛾Plutella xylostella幼虫肠道优势可培养格兰氏阴性细菌,本文系统地阐述了河生肠杆菌在养分需求和环境适应力上的生物学特性。采用Biolog代谢表型技术,系统地研究了E.amnigenus的碳、氮、磷、硫需求及其在各种环境下的适应力。河生肠杆菌具有广泛的营养需求,可代谢38.42%的供试碳源、98.42%的供试氮源,以及100%的硫源和100%的磷源;高效代谢的碳源和氮源分别为有机酸类和糖类、及氨基酸类和肽类化合物。它表现出95种生物合成途径。河生肠杆菌具有广泛的环境适应力,能分别在高达6.5%氯化钠、5%硫酸钠、6%氯化钾、20%乙二醇、6%甲酸钠、4%尿素、10%乳酸钠、50 mmol/L苯甲酸钠(pH5.2)、200 mmol/L磷酸钠(pH7.0)、100 mmol/L硫酸铵(pH8.0)、100 mmol/L亚硝酸钠和100 mmol/L硝酸钠的渗透溶液中生长,而不能在11%~12%的乳酸钠渗透溶液中生长;其适应pH值范围为4.5~10.0,最适约为9.0。在多种氨基酸的作用下,河生肠杆菌具有脱羧酶和脱氨酶活性。小菜蛾肠道细菌河生肠杆菌具有广泛营养需求特性、渗透压与pH环境适应力。

烟草镰刀菌根腐病病原生物学特性及其优势种的代谢表型特征

为明确烟草镰刀菌根腐病(tobacco Fusarium root rot)病原生物学特性和代谢表型特征,采用菌丝生长速率法和活体接种法分别测定了3种烟草镰刀菌根腐病病原[腐皮镰刀菌(Fusarium solani)、木贼镰刀菌(Fusarium solani)、尖孢镰刀菌(Fusarium oxysporum)]在不同温度、光照条件下的生长速率和致病力,同时采用Biolog代谢表型技术测定其优势种腐皮镰刀菌的碳氮源、渗透压和pH值下的代谢表型。结果表明,3种病原菌菌丝生长适宜温度均为25~30℃,木贼镰刀菌M417菌丝生长速率最快,可达10.71 mm/d;腐皮镰刀菌F421产孢量最高,可达9.15×10^(6)个/cm^(2);连续黑暗条件均有利于菌丝生长和产孢。尖孢镰刀菌J419和腐皮镰刀菌F503致病力较强,7 d时的病斑面积分别为1.05 cm^(2)和1.35 cm^(2)。代谢表型结果表明,腐皮镰刀菌碳氮源代谢能力强,可高效代谢丙三醇、D-甘露醇、D-松二糖等54种碳源,以及L-鸟氨酸a-氨基-N-戊酸、L-鸟氨酸等大部分氮源;其pH值适应范围为3.5~8.5,最适pH值为6,表现出强脱羧酶活性和弱脱氨酶活性;在1%~5.5%NaCl、5%~10%乙二醇、1%甲酸钠、2%~3%尿素、7%~9%乳酸钠、10~50 mmol/L硫酸铵(pH值=8)、10~100 mmol/L硝酸钠、10~40 mmol/L亚硝酸钠等环境下均可正常生长。研究结果揭示了3种镰刀菌属根腐病病原的生物学特性,发现优势种腐皮镰刀菌的营养需求广、具有较强的渗透压和pH值环境适应能力,为镰刀菌根腐病灾变规律的研究提供了参考。

传统发酵乳源短乳杆菌HQ1-1基因组特征与糖代谢表型分析

该文探究传统发酵乳源短乳杆菌(Lactobacillus brevis)HQ1-1的基因组基本特征和糖代谢表型。经PacBio平台对短乳杆菌HQ1-1进行全基因组测序,并对基因组进行功能分类和注释。结果显示,短乳杆菌HQ1-1包含1条长度为2376708bp的环状染色体和7个大小不同的质粒DNA,编码2268个基因。通过KEGG数据库注释到参与代谢过程的基因有860个,其中,碳水化合物代谢相关基因的数量为142个,占比为16.51%。进一步用CAZy数据库注释到了糖苷水解酶类基因114个,占碳水化合物相关基因总数的45.24%。通过OmniLog微阵列表型芯片分析发现,短乳杆菌HQ1-1对L-阿拉伯糖、D-木糖、D-核糖、L-来苏糖等碳源的利用效率相对更高。因此,发酵乳源短乳杆菌HQ1-1基因组中包含碳水化合物代谢相关基因的数量较多,能够利用多种碳源。该文全面阐述了短乳杆菌HQ1-1基因组特征和代谢表型,为今后开发功能性发酵食品提供新型乳酸菌发酵剂。

1043例汉族双相情感障碍患者CYP2C19基因多态性及代谢表型分析

目的探讨汉族双相情感障碍患者CYP2C19基因多态性及代谢表型的分布,为临床合理用药提供理论参考和指导。方法以DNA微阵列技术检测1 043例双相情感障碍患者的CYP2C19基因多态性及代谢表型(快代谢型,中等代谢型,慢代谢型),用基因计数法计算基因型频率和等位基因频率,同时分析基因多态性发生频率与性别的相关性。结果所有检测对象中,CYP2C19*1/*1、*1/*2、*1/*3、*2/*2、*2/*3、*3/*3基因型的频率分别为40.6%、40.5%、5.2%、9.9%、3.4%、0.5%;CYP2C19基因快代谢型、中等代谢型、慢代谢型3种代谢表型所占比例分别为40.5%、45.8%、13.7%;不同性别之间CYP2C19基因型及代谢表型差异无统计学意义(P>0.05)。结论汉族双相情感障碍人群CYP2C19基因多态性以*1/*1及*1/*2为主,681位点的变异率高于636位点,检测CYP2C19基因多态性及代谢表型有助于临床合理用药。

妊娠妇女乙酰化代谢表型的研究

目的 :探讨胎盘乙酰基转移酶对妊娠和妊娠高血压综合征妇女乙酰化代谢表型的影响。方法 :采用HPLC法测定尿液内咖啡因代谢产物 5 乙酰氨基 6 甲酰氨基 3 甲基尿嘧啶 (AFMU)和甲黄嘌呤(1X)的相对含量 ,计算二者峰面积比 (PAR) ,绘制概率分布直方图 ,确定健康妇女快、慢乙酰化代谢表型的临界点 (截点 ) ,评价健康妇女 ,妊娠妇女 ,妊娠高血压综合征妇女乙酰化代谢表型的分布特点。结果 :健康妇女快、慢乙酰化代谢表型的截点为 1 .0 5。妊娠妇女和妊高征妇女快乙酰化代谢表型频率分别为 84.8%和 92 .9% ,显著高于健康妇女的 72 % (P<0 .0 5 )。妊高征妇女尿蛋白阳性与阴性者乙酰化代谢表型分布的差异无统计学意义 (P >0 .1 0 ) ,尿蛋白阳性者AFMU 1X值显著低于阴性者 (P <0 .0 1 )。结论 :胎盘乙酰基转移酶影响妊娠妇女乙酰化代谢 ,进而影响其表型分布。常规测定妊娠妇女乙酰化代谢表型 。

CYP2C19基因多态性及代谢表型在604例老年冠心病患者中的分布

目的:探讨老年冠心病患者细胞色素P450 2C19(CYP2C19)基因多态性及代谢表型的分布。方法:应用DNA微阵列芯片法对604例来我院就诊的老年冠心病患者进行CYP2C19基因分型。结果:本研究中检测到CYP2C19的6个不同基因型为:CYP2C19*1/*1,*1/*2,*1/*3,*2/*2,*2/*3,*3/*3,所占比例分别为40.2%、40.9%、6.6%、10.1%、2.0%及0.2%。CYP2C19三种代谢表型:快代谢型、中间代谢型、慢代谢型,所占比例分别为40.2%、47.5%、12.3%。男性:快代谢型占38.0%(168/442),中间代谢型占48.9%,(216/442),慢代谢型13.1%(58/442);女性:快代谢型占46.3%(75/162),中间代谢型占43.8%,(71/162),慢代谢型9.9%(16/162)。结论:604例老年冠心病患者中CYP2C19的基因型分布及代谢表型,与文献报道的中国汉族健康人群基本一致,其在男女间分布差异无统计学意义。

汉族儿童细胞色素P450单核苷酸多态性及其代谢表型分布的研究

目的了解中国汉族人群细胞色素P450(CYP450)重要单核苷酸多态性(SNPs)及其代谢表型的分布情况,丰富相应位点中国汉族人群的遗传学数据库。方法选择首都医科大学附属北京儿童医院300例中国汉族分析人群的DNA样本,应用实时PCR基因分型法结合测序,对CYP450 6个亚型的8个SNPs位点:CYP2C9 1075A>C、CYP2C19 636G>A、CYP2C19 681G>A/C、CYP2D6 100C>T、CYP2E1-1053C>T、CYP2E1 7632T>A、CYP3A4 878 T>C和CYP3A56986A>G的基因型进行检测,计算基因型和等位基因频率;同时初步获得CYP450 6个亚型代谢表型的分布特点。结果①中国汉族分析人群CYP2C19 681G>A/C、CYP2D6 100C>T和CYP3A5 6986A>G位点野生型杂合子的基因型频率较高,分别为46.3%、47.0%和43.7%,其突变等位基因的频率也较高,分别为58.8%、34.5%和63.5%;CYP2C9 1075A>C、CYP2C19 636G>A、CYP2E1-1053C>T、CYP2E1 7632T>A和CYP3A4 878T>C位点野生型纯合子的基因型频率较高,分别为100%、89.3%、61.3%、58.3%和98.0%。②中国汉族分析人群CYP450代谢表型的分布情况为CYP2C9、CYP2C19、CYP2D6、CYP2E1、CYP3A4和CYP3A5的快代谢型和超快代谢型比例分别为100%,83.3%,64.7%,95.0%,100%和58.3%;CYP2C19、CYP2D6和CYP3A5中间代谢型和慢代谢型比例分别为11.4%、35.3%和41.7%。结论CYP2D6 100C>T、CYP2C19 681G>A/C和CYP3A5 6986A>G位点在中国汉族人群中的突变频率较高,且其中间代谢型和慢代谢型比例较高,可为后续优化SNPs入选位点和指导临床个体化用药提供依据。

糖尿病人乙酰化代谢表型研究

以咖啡因为代谢探针，研究汉族人群糖尿病（ＤＭ）及慢性并发症与Ｎ－乙酰化表型间的相关性。Ⅰ、Ⅱ型ＤＭ组快乙酰化代谢表型的频率分别为９２．３％和８７．８％，高于健康人群的７３．４％，比值比（ＯＲ）分别为４．３５与２．６１。乙酰化代谢表型分布有或无慢性并发症无显著差异。快乙酰化代谢表型患者有神经病变或心脏病变组ＡＦＭＵ／１Ｘ均值显著低于无相应病变组，与年龄、发病年龄、病程呈显著负相关，与血果糖胺水平呈显著正相关。快乙酰代谢表型可能为汉族人群ＤＭ的遗传易感因素。患者年龄、发病年龄。

北京地区新生儿细胞色素P450单核苷酸多态性及其代谢表型分布的研究

目的了解北京地区新生儿细胞色素P450 (cytochrome P450,CYP450)重要单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphisms,SNPs)位点及其代谢表型的分布情况,为儿童的精准用药提供支持。方法利用Taqman-PCR方法检测1000例新生儿的CYP2D6(100C>T),CYP2C9(1075A>C),CYP2C19(681G>A),CYP2C19(636G>A),CYP3A4(878T>C)和CYP3A5(6986A>G)位点基因型及等位基因频率,并计算其代谢表型分布。结果(1)CYP2D6(100C>T)和CYP3A5(6986A>G)位点的杂合型基因型频率较高,分别为51.7%和44.9%。CYP3A5(6986A>G)位点的突变型等位基因频率较高,为61.8%。(2)CYP2D6,CYP2C9和CYP3A4均以快代谢型为主,检出率分别为79.0%,99.8%和100%。慢代谢型主要是CYP2C19和CYP3A5基因,检出率分别为12.5%和39.4%。(3)CYP450各亚型基因型分布在不同性别间比较差异均无统计学意义(χ~2=0.113～3.316,均P>0.05)。结论 CYP3A5(6986A>G)和CYP2D6(100C>T)在新生儿人群中的突变频率较高,CYP3A5和CYP2C19的慢代谢型人群分布较高,在临床用药中要注意结合基因检测结果来确定用药剂量。

黄石地区76例氯吡格雷治疗患者CYP2C19不同代谢表型的分布

目的探讨湖北黄石地区氯吡格雷治疗患者CYP2C19不同代谢表型的分布。方法取76例心内科住院氯吡格雷治疗患者的外周血,采用基因芯片方法对CYP2C19基因进行分型,了解其代谢表型的分布,并与文献报道的中国正常汉族人群进行比较。结果在76例检测标本中检测出CYP2C19的3种代谢表型,快代谢型、中间代谢型以及慢代谢型,所占比例分别为39.47%、44.74%和15.79%。与中国健康汉族人总体比例基本一致。结论湖北黄石地区氯吡格雷治疗患者的临床个体化用药方案可以中国汉族健康人群的个体化用药方案为参考依据。

甘肃地区乳腺癌患者的CYP2D6基因多态性及代谢表型特征分析

目的:分析乳腺癌患者的CYP2D6基因多态性和代谢表型,为乳腺癌患者进行他莫西芬(TAM)个体化临床治疗提供参考依据。方法:选取2018年1月至2019年1月于我院乳腺科确诊的170例乳腺癌患者外周血,通过Sanger测序技术对CYP2D6基因的9个外显子进行全面具体分析。结果:本研究主要发现有5个CYP2D6等位基因变异位点:CYP2D6*10、CYP2D6*4、CYP2D6*7、CYP2D6*41和CYP2D6*5,其对应的发生频率分别为66.5%、5.9%、2.4%、0.6%和0.6%;其中,CYP2D6*10/*10基因型在乳腺癌患者中占据主导地位,发生频率为60.6%。结论:中国甘肃地区乳腺癌患者,多以CYP2D6*10等位基因、CYP2D6*10/*10基因型、TAM中间代谢型为主,这可为乳腺癌患者选择相应的个体化药物治疗方案以及本地区乳腺癌患者今后大规模的药物遗传基因组学研究提供参考数据。

野芭蕉对经皮冠状动脉介入术CYP2C19基因中间代谢表型患者的疗效观察

目的:探讨野芭蕉对CYP2C19基因中间代谢表型(IMP)患者的疗效及其机制。方法:选90例IMP患者,随机分为中药组和西药组,中药组用常量氯吡格雷 + 石斛野蕉处方治疗,西药组用双倍量氯吡格雷治疗,连用180 ± 10 D。比较两组患者血小板最大聚集率(MPAR)、收缩压(SBP)、舒张压(DBP)、空腹血糖(FBG)、血尿酸(AU)、总胆固醇(TC)、高密度脂蛋白胆固醇(HDLC)、低密度脂蛋白胆固醇(LDLC)、极低密度脂蛋白胆固醇(vLDLC)、甘油三酯(TG)、再梗和出血水平。结果:中药组PMAR有效率高于西药组(P 0.05)。结论:野芭蕉可有效缓解中间代谢型患者血小板紊乱情况,减少经皮冠状动脉介入治疗患者出血和再梗死的发生率,其作用机制与降低患者的血压、血脂、血糖和血尿酸水平有关。

华南地区汉族精神分裂症患者CYP2C19基因多态性及代谢表型分析

目的:探讨华南地区汉族精神分裂症患者CYP2C19基因多态性及代谢表型的分布,并分析性别与CYP2C19基因多态性的关系。方法:以DNA微阵列技术检测1562例精神分裂症患者的CYP2C19基因多态性及代谢表型,用基因计数法计算基因型频率和等位基因频率,同时分析基因多态性发生频率与性别的相关性。结果:6种CYP2C19基因型(CYP2C19~*1/~*1,~*1/~*2,~*1/~*3,~*2/~*2,~*2/~*3,~*3/~*3)频率分别为:38.7%、41.9%、6.5%、9.2%、3.5%、0.3%;快代谢型、中等代谢型、慢代谢型所占比例分别为:38.9%、48.2%、12.9%;不同性别间CYP2C19基因型及代谢表型比较,差异无统计学意义(P>0.05)。结论:华南地区汉族精神分裂症患者CYP2C19基因多态性以~*1/~*1及~*1/~*2为主,其分布与性别无关。

汉族儿童N-乙酰化代谢表型分布及其与21-三体综合征和假肥大性肌营养不良症相关性研究(英文)

目的 以咖啡因为代谢探针，研究汉族儿童Ｎ－乙酰化代谢表型分布规律及其与２１－三体综合征（ＤＳ）和假肥大性肌营养不良症（ＤＭＤ）相关性。方法 根据参试者尿中咖啡因代谢物５－乙酰氨基－６－甲酰氨基－３－甲基尿嘧啶（ＡＦＭＵ）和甲磺嘌呤（１Ｘ）峰高比的对数值（１ｇＡＦＭＵ／１Ｘ）绘制频率分布直方图，寻找区分快、慢乙酰化代谢表型的截点，确定患儿和健康儿童的Ｎ－乙酰化代谢表型分布。结果 正常儿童乙酰化代谢表型分布直方图呈双态性，截点明显，为 ０．２５（ｌｇＡＦＭＵ／１Ｘ），慢乙酰化代谢表型个体为１６．９％，而 ＤＳ和ＤＭＤ患儿则分别为４１．９％和５０％（ｘ２分别为８．２８７和１１．３８７，Ｐ＜０．０５）。男、女和＞６岁与≤６岁儿童快、慢乙酰化代谢表型分布差异无显著性。结论 汉族儿童乙酰化代谢表型分布呈多态性，与成人相似。年龄和性别对结果无显著影响。

生物代谢表型研究进展

生物代谢表型的概念被广泛应用于药物代谢组学和营养基因组学中,并且为个人治疗提供新的研究方法。与模糊的代谢表型的概念不同,生物代谢表型有着明确的定义。生物代谢表型主要由生物体的基因组、肠道菌群、生活环境及外源物的摄入共同决定,并且可以用4个标准进行描述:代谢物的有无、代谢物的含量(浓度)、代谢物之间的比值及代谢概况。依据这4个标准所建立的模型在生物学研究中很有意义,作者在最后将这一模型应用于黄曲霉毒素B1的研究中,试图为该模型的应用提供新的思路。

烟草疫霉与拮抗菌解淀粉芽胞杆菌的代谢表型差异分析

烟草疫霉是引起烟草黑胫病的植物病原菌。笔者前期获得了一株对其有明显拮抗活性的解淀粉芽胞杆菌Bacillus amyloliquefaciens。为了评价该菌株作为烟草疫霉生防菌剂的应用潜力,本文采用Biolog代谢表型技术测定并比较了其和烟草疫霉近1000种代谢表型。结果表明,2种微生物的代谢指纹图谱差异较大。烟草疫霉和解淀粉芽胞杆菌分别能代谢74%、41%的供试碳源,96%、77%的供试氮源,98%、86%的供试磷源,100%、69%的供试硫源,分别具有94、91种生物合成途径,72、95种渗透压表型,及95、94种pH代谢表型。烟草疫霉代谢的碳源、氮源、磷源及硫源种类较解淀粉芽胞杆菌多,适应的渗透压环境数量较解淀粉芽胞杆菌少。解淀粉芽胞杆菌能高效代谢,同时烟草疫霉不能或较弱代谢的特征性碳源为D-葡萄糖胺。2种微生物在生物合成途径和p H环境适应力方面的代谢活力相当,均具有脱羧酶和脱氨酶活性。研究结果为解淀粉芽胞杆菌生防菌剂的开发和其防治烟草黑胫病的应用具有一定的参考意义。

MDMPR:小鼠发育代谢表型库

小鼠发育代谢表型库(Mouse Developmental and Metabolic Phenotype Repository,MDMPR)是一个致力于小鼠资源和表型数据实时共享的开放性平台,它依托于科技部重点研发计划“发育编程及其代谢调节”专项项目“建立小鼠发育代谢表型库”。该项目预计在5年内完成500个发育代谢相关小鼠敲除模型的建立,并对其表型数据进行标准化的解析、建立表型数据库。MDMPR作为一个资源及数据集成的库,由多个子系统作为支撑,包括ES细胞数据库、项目管理系统、繁育管理系统、精子库管理系统、表型分析系统,信息化管理深入到项目中每个环节,从基因突变ES细胞制备、基因突变小鼠制备、小鼠繁育,精子冻存到最终的表型分析、数据处理及展示,保证了MDMPR产生数据的真实性及实时性。MDMPR除了不断地推进项目进行,增加自身产生的数据外,也在积极的整合其他的资源及数据,如人特异性基因敲除ES细胞库、蛋白相互作用数据库(STRING)、核心转录调节环路(dbCoRc)和Enhancer-Indel数据库,今后还将进一步整合,帮助发育代谢及其他领域的研究人员能够一站式的获取所需资源和数据、加快研究进程,最终服务于全人类的医疗事业。

三疣梭子蟹肠道菌群结构及代谢表型分析

建立16S rRNA基因的高通量测序和基于核磁共振（NMR）的代谢组学技术分析三疣梭子蟹肠道菌群结构及代谢物组成的方法。经对梭子蟹肠道样品提取基因组DNA和16 S rRNA基因的V3-V4可变区片段的扩增,产物用于MiSeq测序。经对测序结果进行聚类和注释分析,发现梭子蟹肠道的细菌群落结构以变形杆菌门、拟杆菌门、梭杆菌门、软壁菌门和酸杆菌门为主,其中以发光杆菌属、Paludibacter和产丙酸菌属的细菌丰度最高。梭子蟹肠道样品经组织破碎、甲醇-水（2∶1,V/V）提取、高速离心和冷冻干燥后,重悬在钠钾磷酸盐缓冲液中,用于NMR分析。采用标准的Noesypr1D脉冲序列采集^1H NMR谱,设置90°脉冲宽度约为10μs,等待时间为2 s,混合时间为100 ms,谱宽为20 ppm,采样点数为32 K,自由感应衰减累加次数为64。再利用2D NMR谱对肠道代谢物进行归属,共获得包括氨基酸、有机羧酸和有机胺类等30种代谢产物。本方法可用于系统分析梭子蟹肠道菌群及其代谢物组成。

烟叶米根霉检测、碳源代谢表型及其对7种杀菌剂的敏感性

采用组织分离法检测了烘烤烟叶霉烂病病原菌米根霉Rhizopus oryzae,采用Biolog FF代谢板分析了其碳源代谢表型特征,并测定了其对7种杀菌剂(多菌灵、异菌脲、咪鲜胺、氟硅唑、丙环唑、苯醚甲环唑和嘧菌酯)的敏感性。结果表明:米根霉在田间烟叶、编烟杆和编烟绳上的检出率均为100%。米根霉能代谢和产孢的碳源分别有66和30种,主要包括核糖醇、D-阿拉伯醇和β-环式糊精等;不能代谢和产孢的碳源分别有29和65种,包括a-环式糊精、L-海藻糖和D-半乳糖醛酸等。7种杀菌剂对烟草米根霉的菌丝生长均表现出不同的抑制作用,抑菌活性最强的是氟硅唑和苯醚甲环唑,其EC50值分别为8.31和9.71mg/L;其次为丙环唑、异菌脲和咪鲜胺,其EC50值分别为14.24、32.84及>10mg/L;最弱的为嘧菌酯和多菌灵,其EC50值均>100mg/L。研究结果可为烘烤烟叶霉烂病化学防治提供参考和依据。

超高效液相色谱-串联Orbitrap质谱(Q-Exactive)对湿热质人群代谢表型的分析

采用超高效液相色谱-串联Orbitrap质谱(UHPLC-Q/Exactive)技术分析湿热质(n=8)和平和质(n=13)志愿者尿液,运用质谱数据建立无监督的火山模型和有监督的正交偏最小二乘判别分析模型(OPLS-DA)筛选湿热质的特征代谢物,并分析湿热质与平和质志愿者间代谢表型的差异,通过特征代谢物的代谢通路分析,研究湿热质形成的分子作用机理。结果表明,湿热质和平和质的代谢表型存在显著差异,通过火山模型可筛选出22个差异显著的代谢物,通过OPLS-DA模型可筛选出29个特征代谢物。代谢通路分析结果表明,湿热质志愿者精氨酸和脯氨酸代谢,组氨酸代谢,甘氨酸、丝氨酸和苏氨酸代谢等通路发生了紊乱,这为针对湿热质人群实施精准营养提供了新的思路。