花生红色种皮花青素生物合成转录-代谢组学联合分析

花生是我国重要的特色出口农产品,在农业发展中占有至关重要的地位。本研究以红珍珠(H)和白珍珠(B)两个花生品种为研究材料,进行转录组学-代谢组学联合分析。在开花后第30天和第45天,红珍珠种皮和白珍珠种皮色差值(L值、a值、b值)及其花青素含量在品种间均表现极显著差异。FPKM层次聚类分析结果表明,开花后第30天红珍珠相对于开花后第30天白珍珠和开花后第45天红珍珠相对于开花后第45天白珍珠独有基因分别为1847和1843个。GO分析注释结果表明,8条GO通路与花青素合成密切相关,其中GO:0055114和GO:0016207两个条目分别富集到8个和7个差异表达基因。KEGG富集分析结果表明,6条代谢途径与花青素生物合成显著相关。代谢组学结果表明,差异代谢物定位到了矢车菊素、原花青素、矮牵牛素、翠雀花素、锦葵素、牡丹素及其衍生物。转录组-代谢组联合分析结果表明,类黄酮生物合成途径(ko00941)是种皮颜色形成的关键途径,翠雀花素和矢车菊素为关键差异代谢物。11个差异表达基因qRT-PCR表达趋势基本与转录组测序结果一致。本研究结果对揭示花生种皮花青素生物合成调控机制具有一定的参考意义。

基于转录组学分析PI3K/AKT通路对冷却滩羊肉贮藏期间肌肉代谢稳态的影响

为揭示磷脂酰肌醇3-激酶(phosphatidylinositol 3-kinase,PI3K)/蛋白激酶B(protein kinase B,AKT)信号通路在冷却滩羊肉贮藏期间代谢调控中的作用,采用高通量测序技术研究冷却滩羊肉经PI3K抑制剂LY294002注射处理后分别在贮藏期为0、4、8 d时转录组的变化。在对照组和LY294002处理组之间,0、4、8 d时被鉴定为显著差异表达基因(differentially expressed genes,DEGs)数分别为474、96、13。功能富集分析表明,DEGs主要与代谢稳态有关,如氨基酸的生物合成、糖酵解/糖异生、甘油脂类代谢过程。此外,组织切片分析显示,与对照组相比,LY294002组肌纤维间距增加,肌纤维直径显著减小,表明肌肉发生萎缩。结果表明,PI3K/AKT信号通路在维持滩羊肉贮藏过程中代谢平衡方面起着至关重要的作用,反过来又确保了肌肉的正常生长。研究为进一步阐明冷却滩羊肉贮藏中PI3K/AKT信号代谢稳态的分子机制提供了方向。

转录组和代谢组联合分析揭示大叶黄精皂苷生物合成相关酶基因

为了丰富大叶黄精(Polygonatum kingianum var.grandifolium)根茎发育的转录组数据,发掘参与皂苷生物合成的功能基因,基于Illumina深度测序平台,对大叶黄精根茎进行转录组测序,并对次生代谢途径中皂苷的生物合成通路进行深入解析。结果显示,大叶黄精根茎的转录组数据经拼接后获得198296条转录本、92858条基因序列。基于超高效液相色谱和串联质谱(ultra performance liquid chromatography-tandem mass spectrometry,UPLC-MS/MS)检测平台和自建数据库共检测到238种差异显著代谢物。根据大叶黄精皂苷合成途径中酶基因注释和差异基因的表达及代谢途径富集的分析,一共找到3条合成皂苷途径的相关通路以及33个酶基因,推测这些酶基因在皂苷合成途径中起关键作用。该研究为大叶黄精的转录组学和代谢组学研究提供了丰富的参考数据,对于大叶黄精的功能基因组学研究具有重要意义。

基于转录组学分析1-MCP与EBR联合处理对鲜黄花菜采后衰老的影响

利用不同剂量1-甲基环丙烯(1-methylcyclopropene,1-MCP)、2,4-表油菜素内酯(2,4-epibrassionolide,EBR)及其联合处理鲜黄花菜并进行为期15 d的贮藏实验(贮藏温度-1~1℃),通过测定理化指标并进行转录组学分析,研究1-MCP与EBR及其联合处理对鲜黄花菜采后衰老的影响。结果表明,采后使用1μL/L 1-MCP与1 mg/L EBR联合处理能够比单独处理更有效地延缓鲜黄花菜的黄化、伸长、软化、开散、质量损失、叶绿素降解等不良变化,从而极大地维持黄花菜花蕾的贮藏品质。转录组学分析表明,1-MCP与EBR联合处理调控了黄花菜衰老进程相关基因的转录水平,显著抑制了乙烯的生物合成和信号转导途径相关基因的转录,激活了油菜素内酯的生物合成和信号转导途径相关基因的转录,从而改变了黄花菜体内衰老类和生长类植物激素的代谢平衡。1-MCP与EBR联合处理抑制了叶绿素降解途径相关基因转录,有利于保持鲜黄花菜品质;联合处理也抑制了与衰老密切相关的E3泛素连接酶基因的转录,从而延缓细胞中蛋白质降解,推迟鲜黄花菜采后衰老的生理进程。研究结果可为延缓鲜黄花菜花蕾的采后衰老和保持贮藏品质提供理论依据和实践参考。

基于转录组学分析揭示蜡样芽胞杆菌(Bacillus cereus)AR1002阻控黄曲霉生长的生理机制研究

黄曲霉(Aspergillus flavus)极易侵染油料等农产品,其次级代谢产物黄曲霉毒素严重危害人体健康,阻控黄曲霉污染已成为亟待解决的国际难题。为探明蜡样芽胞杆菌(Bacillus cereus)AR1002抑制黄曲霉生长、阻控黄曲霉污染的生理及分子机制。该研究采用AR1002代谢产物对黄曲霉进行处理,并对黄曲霉生长及产孢表型进行鉴定,通过显微结构及转录组学分析,对AR1002的抑菌机制进行了初探。蜡样芽胞杆菌AR1002代谢物可抑制黄曲霉菌丝生长、干物质积累分别达24.73%,65.00%,减少孢子数量达98.80%;AR1002通过抑制glpA和AYR1等关键基因表达调控黄曲霉甘油磷酸代谢,通过抑制SEC61A、RAD23、ATP13A1、UBE2G2等关键基因的表达调控内质网中蛋白质加工;此外,AR1002代谢产物通过下调RAD51和RAD54B等DNA修复机制相关基因,抑制黄曲霉同源重组及非同源性末端连接过程,最终达到抑制黄曲霉生长及产孢的目的。上述结果表明,蜡样芽胞杆菌(Bacillus cereus)AR1002有望应用于实际生产中以应对黄曲霉污染问题。

近6年代谢组学在疾病诊断中的可视化分析

目的:通过对国内外代谢组学在疾病诊断中的相关研究进行文献计量及可视化分析,探索其研究现状与热点,以期为该领域的进一步研究与发展提供一定的参考。方法:通过检索近6年中国知网数据库和Web of Science核心合集数据库中的相关文献,运用VOSviewer和COOC软件对国家、作者、机构、被引频次和关键词进行共现分析。结果:在CNKI和WOS数据库中,发文量最多的国家是中国;发文量最多的机构为河南中医药大学和中国科学院;关键词生物标志物、质谱分析、蛋白质组学、核磁共振、尿液、液相色谱质谱联用等出现频次较高。结论:近6年,国内外对代谢组学在疾病诊断中的研究热度不断上升,研究热点为利用代谢组学、蛋白质组学、糖组学等多组学整合技术与菌群相结合寻找不同疾病患者与健康人之间的生物标志物、疾病发病机制以及不同干预措施作用于机体起效的代谢通路,研究方向也逐渐从恶性肿瘤疾病转向对同一疾病不同证型。

基于感官评价和代谢组学分析叶用枸杞茶

以26个品种(系)叶用枸杞芽叶干样及鲜叶为材料,采用感官评价和代谢组学技术并结合多元统计分析对其感官品质和代谢物进行分析。感官评价结果表明,叶用枸杞芽叶干样滋味醇厚、鲜爽、有甜味;液相色谱-质谱联用结果显示,叶用枸杞芽叶中共鉴定出879种代谢物,包括氨基酸及其衍生物、黄酮类、酚酸类、糖类、核苷酸及其衍生物、木脂素和香豆素、生物碱、萜类、有机酸、脂质10类。根据偏最小二乘判别分析模型及单因素方差分析筛选出211种差异代谢物,主要富集在亚油酸代谢、类黄酮生物合成、黄酮和黄酮醇生物合成、苯丙醇生物合成、半乳糖代谢等代谢通路,此外还发现,氨基酸及其衍生物、黄酮、糖类和脂类是区分不同品种(系)叶用枸杞芽代谢物的重要组分。偏最小二乘回归(partial least squares regression,PLSR)分析表明,表儿茶素、异槲皮素、芦丁等26种代谢物共同影响叶用枸杞茶醇、厚、鲜、甜和苦等滋味。感官评价结合PLSR分析结果表明,‘宁杞菜1号’‘宁杞9号’、Z90、Z68、Q3、Q6-13和Z487种叶用枸杞具有感官品质较好且滋味物质丰富的特点。

基于广泛代谢组学的白兰地非挥发化合物鉴定及差异分析

白兰地是一种风味独特的酒精饮品,而相对于香气成分,其非挥发化学组成特征研究相对较少。因此,该研究以3个不同来源的典型干邑白兰地为研究对象,利用基于超高效液相色谱-串联质谱(ultra performance liquid chromatography, UPLC-MS/MS)的广泛靶向代谢组学技术检测分析了白兰地中非挥发代谢物的组成及差异。结果显示,UPLC-MS/MS共鉴定出十类638种非挥发代谢物,其中酚类(257种)种类最为丰富。主成分分析和层次聚类分析结果表明,3个不同来源干邑白兰地非挥发代谢物具有显著差异。应用正交偏最小二乘判别分析和t-检验,共筛出170个差异代谢物。KEGG途径分析结果表明,差异化合物与橡木的代谢途径相关,其主要富集于植物激素信号转导、半乳糖代谢、黄酮类化合物的生物合成、苯丙烷类生物合成。该研究较为全面地揭示了白兰地非挥发代谢物指纹图谱,为深入认识白兰地的风味组成提供数据参考及理论依据。

基于蛋白组学和代谢组学在血液存储中相关性分析

目的红细胞(RBC)储存损伤一直是RBC体外储存研究所关注的重要问题,涉及到RBC储存过程中一系列生理、生化、形态和组学成分的改变,这些改变相互作用从而对储存RBC产生影响。为了进一步阐明RBC储存损伤机制,通过多组学研究储存期悬浮RBC损伤机制。方法取一次性使用塑料血袋采集的悬浮RBC共10袋(ALT化验结果不合格),将已制备的RBC放4℃冰箱中储存,分别于储存0周、1周、3周和5周取样,按RBC质量标准进行检测(HCT、HGB和储存期末溶血率)。检测其在不同保存期的各项生化指标(K^(+)、Na^(+)、Cl^(-)、Ca^(2+)、Glu和LDH)。进行蛋白组学和代谢组学检测,通过生物信息学分析评价悬浮RBC储存过程中相关生物学功能变化情况及相关性。结果符合悬浮RBC质量国家标准,其生化指标K^(+)和LDH随着保存时间的延长而有所升高,Na^(+)和Glu随着保存时间的延长而有所下降,在保存5周时差异显著(P<0.01),其它指标Cl^(-)和Ca^(2+)变化不明显(P>0.05)。我们根据筛查的蛋白质以及其下游的差异代谢物变化情况,进行了蛋白组学与代谢组学整合分析,通过不同层次的生物分子之间的关联研究,发现悬浮RBC的储存对RBC代谢等过程影响更明显,特别是核苷酸代谢、嘌呤代谢及蛋白质的消化和吸收等代谢相关通路,对RBC代谢相关蛋白影响反而小一些。结论我们通过使用代谢组学和蛋白组学检测,促进RBC结构、功能等的研究,为深入研究悬浮RBC储存损伤机制奠定了良好基础。

P53凋亡刺激蛋白2介导酒精性肝病脂代谢相关基因的转录组学分析

目的应用转录组学测序探讨P53凋亡刺激蛋白2(apoptosis stimulating protein 2,ASPP2)对酒精性肝病脂代谢相关基因表达的影响。方法首先用慢病毒转染人肝细胞HL-7702细胞系,构建7702 Control-shRNA和7702 ASPP2-shRNA细胞模型。然后,两组细胞均用400 mmol/L乙醇处理24 h,构建7702 Control-shRNA和7702 ASPP2-shRNA酒精肝模型。Illumina测序平台筛选差异表达基因,并进行基因本体(gene ontology,GO)富集分析和互作分析。结果高通量测序以P<0.05且|log 2(foldchange)|>1的筛选标准获得150个差异表达的基因,其中上调的差异基因有58个,下调92个。其中,与脂代谢相关的上调差异基因有8个,下调差异基因有7个。GO富集分析发现4个脂代谢相关的细胞组分,包括高密度脂蛋白粒子,血浆脂蛋白粒子,脂蛋白粒子以及蛋白-脂质复合物。结论本研究发现15种脂代谢相关差异基因,这些基因可能参与ASPP2介导的酒精性肝病脂代谢,为进一步研究ASPP2在酒精性肝病脂代谢中的调控机制奠定了基础。

基于蛋白质组学和代谢组学分析初步探讨苯并(k)荧蒽致小鼠生殖损伤的作用机制

目的通过蛋白质组学和代谢组学探究苯并(k)荧蒽[Benzo(k)fluoranthene,BkF]对雄性小鼠生殖损伤潜在的作用机制。方法选取20只健康清洁级6周龄雄性昆明小鼠[体质量(18±2)g],按完全随机分组分为对照组、低剂量BkF组(7.5 mg/kg)、中剂量BkF组(15 mg/kg)、高剂量BkF组(30 mg/kg),每组5只。对照组灌胃给予玉米油,低、中、高剂量BkF组分别给予7.5、15.0、30.0 mg/(kg/d)剂量的BkF,按照10 mL/kg的体积,经口连续灌胃35 d生精周期。每周5 d进行灌胃,连续5周。建模完成后,轻断食10 h进行取材。采用计算机辅助精子分析(computer-assisted sperm analysis,CASA)软件检测分析精液参数;HE染色分析睾丸组织病理结构;采用生物信息学技术分析差异蛋白通路;采用火山图分析高剂量BkF组和对照组差异表达前10的蛋白质;液相色谱-串联质谱法(LC-MS/MS)非靶向代谢组学技术,筛选出差异代谢物;通过KEGG及KEGG信号通路注释分析和GO富集分析差异代谢物。结果与对照组比较,BkF处理的小鼠精子数量和活力有下降趋势,差异具有统计学意义(P<0.05)。病理切片结果显示,与对照组比较,BkF处理的小鼠生精小管管腔扩张,生精细胞排列紊乱。蛋白质组学检测睾丸组织蛋白水平,发现Spata46、Rab5b等蛋白水平降低,Zscan21、Aifm2等蛋白水平升高(P<0.01)。蛋白质组学京都基因和基因组百科全书(Kyoto Encyclopeclia of Genes and Genomes,KEGG)富集分析显示,其主要涉及吞噬体、蛋白质输出、核糖体等通路。基因本体(Gene Ontology,GO)富集分析显示其主要涉及雄性减数分裂Ⅰ、组蛋白乙酰化、p53信号通路的调控、细胞周期的正向调节、细胞死亡的正向调节等信号通路。代谢组学KEGG显示发现氨基糖和核苷酸糖代谢与其他代谢途径联系最为密切。结论蛋白质组学和代谢组学分析结果表明BkF暴露与精子生成、细胞凋亡和周期、DNA损伤、氨基糖和核苷酸糖代谢等相关。

基于气质联用技术的黄芩素防治放射性肠损伤小鼠血清代谢组学分析

目的通过基于气质联用(GC-MS)技术的代谢组学方法,考察黄芩素干预下放射性肠损伤小鼠血清代谢产物变化,以及黄芩素参与放射性肠损伤防治过程中,内源性生物小分子的变化特征,探讨黄芩素潜在的调控机制。方法建立小鼠放射性肠损伤模型,并随机分为正常对照组、模型组、低剂量黄芩素组和高剂量黄芩素组。黄芩素以灌胃方式给予,采用GC-MS技术,对各组小鼠血清样本进行分析,通过偏最小二乘法-判别分析(PLS-DA)筛选差异性代谢物,利用MetaboAnalyst分析潜在的代谢通路。结果小鼠肠组织病理切片显示,黄芩素高剂量组和低剂量组对放射性肠损伤有一定的防护作用。代谢组学分析表明,空白组、模型组、低剂量和高剂量黄芩素给药组代谢谱存在显著差异。黄芩素灌胃给药后,放射性肠损伤小鼠的内源性代谢物有正常化趋势。研究共筛选出11个潜在代谢标志物,以及与此相关的5条代谢通路,其中糖代谢、谷胱甘肽通路、氨代谢相关通路尤为显著。结论黄芩素对放射性肠损伤有一定的防治作用。黄芩素参与糖代谢和谷胱甘肽代谢,改善放射导致的内源性物质紊乱是其潜在作用机制。

基于非靶向代谢组学的药膳鱼汤代谢产物差异分析

药膳鱼汤是一道滋补价值高的佳肴,关于其化学组成特征的研究相对较少。因此,该研究以鱼汤、药膳鱼汤为研究对象,利用超高效液相色谱-质谱联用(ultra performance liquid chromatography-mass spectrometry,UPLC-MS/MS)代谢组学技术,结合主成分分析(principal components analysis,PCA)、正交偏最小二乘-判别分析(orthogonal partial least squares-discrimination analysis,OPLS-DA)等多元统计学方法,探究药膳鱼汤的差异代谢物。采用变量投影重要性VIP>1且P<0.05的标准,筛选差异显著的代谢物,并进行代谢通路分析。结果显示,共鉴定出20类176个差异代谢物,其中包括35个氨基酸及其衍生物,38个脂肪酰类,25个有机酸及其衍生物,17个核苷酸及其衍生物,10个碳水化合物及其衍生物,以及18个黄酮化合物。KEGG功能通路富集分析筛选出6条代谢通路,包括氨基酸的生物合成、缬氨酸、亮氨酸和异亮氨酸的生物合成、核苷酸糖的生物合成、ABC转运蛋白、咖啡因代谢以及半胱氨酸和蛋氨酸代谢。非靶向代谢组学从整体水平上揭示了药膳鱼汤的代谢差异,为其鉴别和品质评价提供了方向。

基于转录组学分析自然感染绵羊肺腺瘤病毒患羊肺肿瘤组织中转录差异基因及病毒致瘤机制的研究

绵羊肺腺瘤病(OPA)是由绵羊肺腺瘤病毒(JSRV)引起的绵羊传染性肺肿瘤疾病。为探究JSRV对绵羊肺脏的致瘤机制,本研究从自然感染JSRV的羊(OPA患羊)肺肿瘤组织和健康羊肺组织中提取总RNA,构建二者的cDNA文库后采用Illumina Hi Seq 4000高通量测序平台进行转录组学测序(RNA-Seq),采用DESeqR筛选健康绵羊与患病绵羊肺组织中的转录差异基因,并以P<0.05和log2(Fold change)≥1筛选转录显著差异基因。通过GO和KEGG数据库对转录显著差异基因进行GO功能和KEGG信号通路的富集分析,并采用RT-qPCR对随机选择的10个转录显著差异基因进行验证。结果显示,与对照组相比,OPA羊肺肿瘤组织中共筛选到1 360个转录上调基因和783个转录下调基因,其中154个转录显著上调基因,212个转录显著下调基因。GO功能分析显示,转录显著差异基因显著富集在178个GO条目中,包括114个生物过程(BP)、19个细胞成分(CC)和45个分子功能(MF),主要涉及生长因子活性、复制后修复、NAD^(+)二磷酸酶活性、核苷代谢过程和鸟苷核苷酸交换因子活性等生物学功能。KEGG分析显示转录显著差异基因主要富集在细胞增殖、分化和肿瘤生成,如PI3K/Akt、MAPK和Hippo等信号通路。RT-qPCR结果显示,10个转录显著差异基因与RNA-Seq筛选结果均一致。本研究进一步通过RT-qPCR、western blot检测Hippo信号通路核心蛋白哺乳动物STE20样蛋白激酶1/2 (MST1/2)、大肿瘤抑制因子1/2 (LATS1/2)、YES相关蛋白1/2 (YAP1)在两组绵羊肺组织样品中的转录及表达水平和YAP1的磷酸化水平(p-YAP1);采用免疫组化试验(IHC)检测Hippo信号通路中上述核心蛋白在两组绵羊肺组织中的表达及定位。RT-qPCR结果显示,与对照组相比,OPA羊肺组织中MST1和YAP1 mRNA的转录水平均极显著上调(P<0.01、P<0.001),LATS1 mRNA的转录水平显著上调(P<0.05)。Western blot结果显示,MST1/2蛋白在59 ku、YAP1和p-YAP1蛋白在65 ku、LATS1/2蛋白在140 ku处分别出现特异性条带;与对照组相比,OPA绵羊肺肿瘤组织中MST1/2和p-YAP1的表达水平显著上调(P<0.05),LATS1/2和YAP1的表达水平极显著上调(P<0.01)。IHC结果显示,在OPA组和对照组羊肺组织中MST1/2、LATS1/2及p-YAP1均定位于肺组织细胞质中,且与对照组相比,OPA组羊肺组织中上述分子均呈强阳性表达。YAP1主要定位于对照组羊肺组织细胞的胞质中,而在OPA组中YAP1主要定位于细胞核中(少量定位于细胞质中)。上述结果表明,OPA组绵羊肺组织中存在转录显著差异基因,主要参与细胞增殖、肿瘤发生和转移等过程,且主要富集在PI3K/Akt、MAPK、Hippo等信号通路,尤其是Hippo信号通路中的YAP蛋白可能通过核异位促进肿瘤的发生与发展。本研究为JSRV致瘤机制提供了新的研究基础与研究思路和方向。

刺梨不同提取物的非靶向代谢组学比较与分析

该文采用超高效液相色谱-高分辨质谱技术(ultra high performance liquid chromatography high resolution mass spectrometry,UPLC-HRMS)对刺梨不同提取物进行非靶向定性解析,通过数据库确认注释并鉴定代谢物,在二级质谱信息下共鉴定出316种代谢物。运用多元统计方法进行刺梨不同提取物数据分析并筛选出差异代谢物。主成分分析结果表明,刺梨不同提取物存在代谢物差异。依据正交偏最小二乘法判别分析模型的变量重要性投影(variable importance projection value,VIP,VIP>1.3)值、P<0.01和差异倍数(fold change,FC,FC≥3和FC≤0.1)可筛选出49种显著差异代谢物。通过MBRole 2.0通路分析功能,发现有11条代谢途径。其中类黄酮生物合成途径最为显著,共计4个代谢物参与类黄酮生物合成代谢通路。该文基于非靶向代谢组学分析表明,刺梨不同提取物之间的代谢物有一定差异,为进一步研究其功能提供了数据支持。

碘醚柳胺增强黏菌素对肺炎克雷伯菌抗菌活性机制的转录组学分析

为了了解碘醚柳胺(rafoxanide,RAF)增强黏菌素(colistin,COL)对肺炎克雷伯菌抗菌活性的分子机制,试验采用微量肉汤稀释法初步判断RAF和COL单独或联合后对肺炎克雷伯菌KP1的最小抑菌浓度(MIC)及两药联合的部分抑菌浓度(FIC)指数,然后应用转录组学方法对RAF和COL联合作用4 h后的耐药基因聚类热图、差异表达基因火山图、KEGG通路富集、KEGG功能注释及小分子代谢和转运的差异表达基因进行分析。结果表明:COL对KP1的MIC为128μg/mL,与RAF联用后MIC降低至0.25μg/mL。RAF和COL具有协同作用,FIC指数为0.007 8~0.008 8。与单药COL比较,两药联合后耐药基因bla_(CTX-M)、bla_(SHV)、aac(3)-Ⅱd、aph3-Ⅰ、aac(6′)-Ⅰb、gyrA、gyrB和parC的表达量均下降;共下调了2 017个差异表达基因;下调基因中富集程度和基因数目较为显著的通路有氨酰基-tRNA合成、卟啉与叶绿素代谢、脂多糖生物合成、氧化磷酸化和核糖体;显著富集的通路主要有碳水化合物代谢、辅助因子和维生素代谢、膜转运、氨基酸代谢、能量代谢和信号转导;甘油代谢、核糖体转运、氧化磷酸化、三羧酸循环和抗氧化等与小分子代谢和转运有关的差异表达基因下调。说明RAF可能通过影响肺炎克雷伯菌的代谢和相关小分子的转运功能来增强COL的抗菌活性。

基于代谢组学分析香蜂草苷抗非酒精性脂肪肝病的作用机制

目的:基于非靶向代谢组学和生物信息学方法研究香蜂草苷抗非酒精性脂肪肝病(NAFLD)的作用机制。方法:将18只雄性SD大鼠随机分为正常对照组、模型组和香蜂草苷组(3 mg/kg),每组6只。使用高脂饲料喂养8周诱导建立NAFLD大鼠模型。香蜂草苷组每天灌胃给予香蜂草苷治疗8周,正常对照组和模型组灌胃给予等量生理盐水。采用苏木精—伊红(HE)染色和油红O染色观察各组大鼠肝组织病理学变化。使用超高效液相—质谱(UPLC-Xevo G2-XS QTof)检测大鼠肝匀浆代谢物,以P<0.05和变化倍数(|FC|)>2为标准筛选差异代谢物,进行代谢物分类富集分析;以总胆固醇(TC)、甘油三酯(TG)、低密度脂蛋白(LDL)、高密度脂蛋白(HDL)、游离脂肪酸(FFA)和胰岛素抵抗(IR)等NAFLD相关指标为疾病表型,构建加权代谢共表达网络分析(WMCNA),筛选出与NAFLD相关的核心代谢物。取差异代谢物和核心代谢物交集进行生物标志物分析。结果:与模型组比较,香蜂草苷组大鼠体重降低,肝脏脂质沉积减少,肝脏病理损伤减轻。代谢组学结果表明,共筛选出差异代谢物126个,其中上调50个,下调76个(香蜂草苷组vs.模型组)。WMCNA筛选出核心代谢物189个,主要为磺酸及其衍生物、脂肪酸化合物。取差异代谢物和核心代谢物交集在Metaboanlyst在线数据库分析可得25个潜在生物标志物,其中脂酰类化合物Isopropylmalic acid(P<0.05,FC=-2.81)和脂肪酸生成相关化合物Alpha-Linoleoylcholine(P<0.05,FC=-1.39)、3-trans,5-cis-Octadienoyl-CoA(P<0.05,FC=-1.78)变化差异具有统计学意义。结论:香蜂草苷可能通过调节Isopropylmalic acid、Alpha-Linoleoylcholine和3-trans,5-cis-Octadienoyl-CoA的代谢水平,起到改善NAFLD的作用,为缓解脂质代谢紊乱提供前期实验基础。

转录组和代谢组分析盐度对盐单胞菌合成羟基四氢嘧啶的影响

为了明确不同盐度对Halomonas campaniensis XH26合成羟基四氢嘧啶(5-hydroxyectoine,5-HE)代谢通路和基础代谢的影响,研究采用无NaCl作为对照组,以12%、14%和16%NaCl浓度梯度作为高盐组。利用转录组测序和液质联用技术(LC-MS)分析了H.campaniensis XH26在不同NaCl浓度条件下的差异表达基因和差异代谢物,并利用qPCR对与Ectoine和5-HE合成密切相关的差异基因的表达量进行了相对定量分析验证。结果显示,5-HE合成量在高盐组间随盐梯度先增加后降低,并在14%NaCl浓度时达到最高。转录组结果显示,在186个KEGG代谢通路中,差异表达基因在ABC转运蛋白、双组分系统、鞭毛组装等通路中高度富集。筛选到与5-HE合成代谢相关的7个关键基因表达存在差异,包括lysC、ectA、ectB、ectC、ectD、doeC和doeD。qPCR验证结果与转录组学分析结果基本一致。代谢组分析共发现了1159个差异代谢物,主要富集在氨基酸代谢、辅因子-维生素代谢和碳水化合物等代谢通路。研究还筛选出了显著差异的相容性溶质,包括四氢嘧啶、羟基四氢嘧啶和甜菜碱。研究分析了菌株H.campaniensis XH26的耐盐特性及盐适应机制,初步明确了5-HE产量及合成基因簇表达随盐度变化的规律,为高产5-HE的野生菌的优化和基因工程菌的构建提供了理论基础。

桃果实冷害形成过程关键代谢途径的转录组学研究

桃子在低温贮藏过程中易产生冷害(chilling index, CI),严重影响其商品性。为探究桃果实冷害形成过程中各类代谢途径的变化规律,用转录组学技术分析了‘湖景蜜露’桃果实在低温和常温货架期贮藏过程中的转录水平变化。结果表明,在桃果实贮藏过程中共鉴定出125条代谢途径发生变化。通过对其中5条关键代谢途径的分析发现,在桃果实冷害形成过程中伴随着氧化/还原型谷胱甘肽转化途径、蔗糖合成分解途径、果胶降解途径的激活,以及淀粉合成途径、茉莉酸合成和信号转导途径的抑制。这些代谢途径的变化可能涉及桃果实受到低温胁迫的响应机制,该结果为进一步探究桃果实冷害的调控机理提供理论依据。

铵胁迫下Bacillus aryabhattai NM1-A2脂质代谢的多组学分析

为了探究脂质代谢在抵抗铵胁迫中的具体作用,本研究以一株高耐铵菌株Bacillus aryabhattai NM1-A2为研究对象,通过全基因组和转录组分析挖掘脂质代谢通路和关键基因,利用实时荧光定量PCR对筛选的差异表达基因进行定量分析,并测定丙二醛含量和抗氧化酶活性.结果表明,铵胁迫下脂肪酸合成相关基因(accC、fabG和fabF等)均上调表达,脂肪酸降解相关基因(ACSL、fadB和fadN等)大多下调表达,可能导致脂肪酸积累.醛脱氢酶编码基因ALDH上调表达以减少脂质氧化产物的积累.此外,铵胁迫诱导超氧化物歧化酶、过氧化物酶和过氧化氢酶表达水平和活性的提高,以减少活性氧产生和细胞损伤.因此,活跃的脂质代谢和抗氧化酶系统是B.aryabhattai NM1-A2抵抗铵胁迫的重要途径.