广泛靶向代谢组介绍

广泛靶向代谢组介绍董运亮173909561661.背景知识1.1代谢组学与系统生物学1.背景知识1.1代谢组学与系统生物学代谢组是生物体表型的基础和直接体现者。代谢组与基因组、转录组、蛋白组相比更接近生物体的表型，基因组和蛋白组的微小变化可以在代谢组层面得以体现和放大。代谢产物作为生物体在内外因素作用下基因转录和蛋白表达的最终结果，是生物体表型的物质基础。代谢组是基因组与表型组的桥梁。通过代谢组学与其他组学技术（如转录组学、基因组学）的整合，植物代谢组学在功能基因鉴定、代谢途径解析及自然变异的遗传分析等方面都取得了较大的进展。代谢组学技术与基因组学和蛋白质组学数据结合时将会成为一种有力的分析工具，并具有广阔的应用前景。1.背景知识ABSciexQTRAP®6500LC-MS/MS液质联用仪（迈维主要应用该平台）Agilent7890A-5975CGC-MS气质联用仪Agilent600MHzDD2NMR核磁共振仪1.2代谢组学研究技术1.背景知识1代谢组学研究技术传统的液相色谱-质谱方法有靶向代谢组学（Targetedmetabolomics）和非靶向（Non-targeted/Untargetedmetabolomics）两种。靶向代谢组学方法只能对少数已知代谢物进行定性和定量检测，但其具有灵敏度高、定量准确的特点。与之相反，非靶向代谢组学方法能够同时检测数百乃至数千种代谢物（包括已知和未知代谢物），但其灵敏度较之前者减低1-2个数量级，定性定量准确性也相对较差。针对上述两种方法的优缺点，近年来相继发展出能够同时定性、定量数百种已知代谢物和定量近千种已知及未知代谢物的广泛靶向代谢组学分析方法（Widely-targetedmetabolomics）罗杰，2014，《植物代谢组学技术及研究进展》1.背景知识1.2代谢组学研究技术提供领先的代谢组学服务ProvidingAdvancedMetabolomicServices广泛靶向代谢组技术非靶向代谢组技术一次可以检测1000种以上物质高通量可以检测pg级以下物质高灵敏一般3次生物学重复重复好利用QTRAP先天优势定量准拥有自建MVDBV2.0数据库数据库低通量一次可以检测100-200种物质低灵敏主要检测初生代谢物重复差一般至少6次生物学重复定量差QTOF先天不足数据库公用普通数据库信息2.产品特点检测器三级四极杆线性离子阱LINAC™线性加速碰撞室一级四极杆离子传输TurboV离子源广泛靶向代谢组：建库——数据库建立——MRM检测——数据分析非靶向代谢组：全扫——数据分析全扫——挑选含量高的采集二级谱——数据分析2.1广靶与非靶流程比较2.产品特点广泛靶向代谢组：建库——数据库建立——MRM检测——数据分析Q2(CE=5eV)Q3100.1100.4100.7..1000.0(CE=30eV)100.1100.4100.7..1000.0Q1100.1100.4100.7..1000.0IntensityTime,min7.27.57.88.17.49100150200250Intensity91.0189.1141.2249.2m/z,DaMIMscan(MultipleIonMonitoring)EPIscan(EnhancedProductIon)Q1Q2LITIDAcritetiaPeakannotationMS/MSspecturaltags(MS2TLibrary)MRMscan(MultipleReactionMonitoring)UsingprecursorionandthemostabundandproductionStandardcompoundLiteraturesearchDatabasesearchMassBankKNAPSAcKMoToDBMETLINHMDB建库：基于MIM-EPI的方法，对其进行进一步方法优化，发现更多潜在的代谢物离子，发掘更多有生物学功能的代谢物，建立物种特异质谱代谢数据库的过程。意义：发掘物种特异代谢物，检测低含量代谢物。Chenetal，MP，20132.产品优势广泛靶向代谢组：建库——数据库建立——MRM检测——数据分析数据库建立：通过标准品、人工解谱、文献资料和数据库匹配等手段，鉴定物质，建立代谢组数据库。2.产品特点广泛靶向代谢组：建库——数据库建立——MRM检测——数据分析MRM扫描：利用物质检测相关参数（Q1，Q3，RT，DP，CE）检测不同样本中物质的相对含量，获得物质的定性定量数据。2.产品特点广泛靶向代谢组：建库——数据库建立——MRM检测——数据分析数据分析（定性）：利用MRM检测到的信息（RT，Q1，Q3）在MWDB3.0数据库中匹配物质信息。2.产品特点广泛靶向代谢组：建库——数据库建立——MRM检测——数据分析2.产品特点广泛靶向代谢组：建库——数据库建立——MRM检测——数据分析数据分析（定量）：利用定量软件Multiquant自动积分校正软件计算Q3峰面积，人工积分查看（根据RT和峰型等），转换成Excel表数值，即特定物质在样本中的相对含量。2.产品特点非靶向代谢组：全扫——数据分析全扫——挑选含量高的采集二级谱——数据分析全扫（定性定量）：利用色谱柱分离样本中代谢物，1s内Q1全扫，通过TOF获得母离子精确分子量，搜库定性物质（只参考了Q1分子量）。同时，利用Q1丰度获得物质在样本中的相对含量。全扫——挑选含量高的采集二级谱——数据分析：利用色谱柱分离样本中代谢物，1s内Q1全扫，采集相对含量高的Q1采集二级谱信息，用于物质定性，（速度慢）。非靶目前通常做法用Q1检测后，筛选差异代谢物，然后挑选差异代谢物采集二级谱，用于物质准确定性。提供领先的代谢组学服务ProvidingAdvancedMetabolomicServices产品1：广泛靶向代谢组+重测序（mGWAS）产品介绍定位与价格应用与案例提供领先的代谢组学服务ProvidingAdvancedMetabolomicServices利用自然群体、人工群体作为研究材料，基于重测序的信息，结合代谢组结果，进行代谢组的全基因组关联分析（metabolomeGenome-WideAssociationStudy,mGWAS），批量、精准定位候选基因，挖掘代谢生理、表型相关的功能基因，阐释相关pathway分子、生化机理。mGWAS产品介绍提供领先的代谢组学服务ProvidingAdvancedMetabolomicServicesmGWAS产品应用与案例ExperimentalpopulationsmGWASAssociatedlociCausativegenesFunctionalgenomicsandmetabolomicsGenomics-NGSRNAseq;SNPchipMetabolomics-Targeted-Non/Widely-targetedGenotypeMetabotypeIntegratedinformationReversegenetics,Biochemistry题目：Metabolite-basedgenome-wideassociationstudiesinplants期刊名：CurrentOpinioninPlantBiology发表时间：2015，24:31-38技术平台：广泛靶向代谢组，二代测序文章内容：Theplantmetabolomeisthereadoutofplantphysiologicalstatusandisregardedasthebridgebetweenthegenomeandthephenomeofplants.Unravelingthenaturalvariationandtheunderlyinggeneticbasisofplantmetabolismhasreceivedincreasinginterestfromplantbiologists.Thework-flowofmGWASinplants提供领先的代谢组学服务ProvidingAdvancedMetabolomicServices广靶+重测序（mGWAS）题目：Genome-wideassociationanalysesprovidegeneticandbiochemicalinsightsintonaturalvariationinricemetabolism期刊名：NatureGenetics发表时间：2014，46:714-721技术平台：广泛靶向代谢组，二代测序材料：529份水稻自然群体，选取水稻五叶期剑叶方案设计：通过广泛靶向代谢组检测技术，获得水稻剑叶的代谢组数据，利用重测序获得材料SNP信息。基于代谢组数据和重测序SNP信息，开展mGWAS（代谢组全基因组关联分析）研究。文章内容：Herewereportcomprehensiveprofilingof840metabolitesandafurthermGWASbasedon~6.4millionSNPsobtainedfrom529diverseaccessionsofOryzasativa.Weidentified36candidategenesmodulatinglevelsofmetabolitesthatareofpotentialphysiologicalandnutritionalimportance.Asaproofofconcept,wefunctionallyidentifiedorannotatedfivecandidategenesinfluencingmetabolictraits.提供领先的代谢组学服务ProvidingAdvancedMetabolomicServices1.对529份水稻群体材料通过广靶检测，检测到840个物质，最终鉴定了277个物质。2.基于测定代谢物的群体分层分析能够将529份水稻分为indica和japonica两个亚群（C-糖基化黄酮）。提供领先的代谢组学服务ProvidingAdvancedMetabolomicServicesKenjiYanoetal,NatGenet,20163.基于重测序640万个SNP和代谢组数据开展mGWAS关联分析，最后得到161个loci对应鉴定物质，195个loci对应未知物质，并筛选出36个重要代谢物合成调控的候选基因。提供领先的代谢组学服务ProvidingAdvancedMetabolomicServices提供领先的代谢组学服务ProvidingAdvancedMetabolomicServices4.通过遗传转化及生化分析，鉴定了其中5个基因的功能，并进一步重构了水稻逆境抗性及营养成分相关的重要代谢途径。提供领先的代谢组学服务ProvidingAdvancedMetabolomicServices题目：SpatiotemporalDistributionofPhenolamidesandtheGeneticsofNaturalVariationofHydroxycinnamoylSpermidineinRice期刊名：MolecularPlant发表时间：2015,8:111-121技术平台：广泛靶向代谢组，二代测序材料：156份水稻自然群体，选取水稻剑叶方案设计：基于广泛靶向代谢组技术检测水稻不同时期、不同样本的酚胺代谢物。基于代谢组数据和重测序SNP信息，开展mGWAS研究。文章内容：Inthisstudy,wereportthecomprehensivemetabolicprofilingandnaturalvariationanalysisofphenolamidesinacollectionofricegermplasmusingaLC-MSbasedtargetedmetabolomicsmethod.FurthermGWASinriceleafandinvivo