功能代谢组学技术在微生物研究中的应用

功能代谢组学是以代谢组学技术发现关键代谢物为基础,结合体内体外实验和分子生物学等技术手段,研究差异代谢物及相关蛋白、酶和基因的功能,从而揭示生物体内在的分子调控机制。功能代谢组学技术具有精准识别关键调控代谢物及其相关基因或酶的特性,近年来在微生物相关疾病的防控和工业化生产等方面受到了广泛的关注。本文介绍了功能代谢组学技术的分析流程、相关研究方法与平台及其在微生物研究方面的应用,其中重点阐述了真核、原核以及病毒微生物的代谢特性、调控靶点及相关防控策略等。最后,提出功能代谢组学研究在未来面临的问题与挑战,为后续功能代谢组学的研究与发展提供新的思路。     

铜死亡在代谢相关脂肪性肝病中的作用

铜死亡是一种由二价铜离子过量引起的调节性细胞死亡形式。代谢相关脂肪性肝病是一种复杂的肝损疾病,由多系统代谢功能紊乱引起。铜离子过量会导致肝组织脂肪变性和肝功能紊乱,而且高浓度的铜会促使代谢相关脂肪性肝病向肝硬化甚至肝细胞癌的方向发展。铜死亡机制还会影响到机体内其他的细胞死亡进程,如铁死亡,从而干扰代谢相关脂肪性肝病的进展。本文就铜死亡在代谢相关脂肪性肝病中的作用进行综述,并对铜死亡相关治疗药物予以汇总和展望。     

功能代谢组学技术在微生物研究中的应用

功能代谢组学是以代谢组学技术发现关键代谢物为基础,结合体内体外实验和分子生物学等技术手段,研究差异代谢物及相关蛋白、酶和基因的功能,从而揭示生物体内在的分子调控机制。功能代谢组学技术具有精准识别关键调控代谢物及其相关基因或酶的特性,近年来在微生物相关疾病的防控和工业化生产等方面受到了广泛的关注。本文介绍了功能代谢组学技术的分析流程、相关研究方法与平台及其在微生物研究方面的应用,其中重点阐述了真核、原核以及病毒微生物的代谢特性、调控靶点及相关防控策略等。最后,提出功能代谢组学研究在未来面临的问题与挑战,为后续功能代谢组学的研究与发展提供新的思路。     

果树代谢组学研究进展

果树代谢组学是继基因组学、蛋白质组学之后又一新兴的组学技术,主要是从代谢水平研究果树整体或局部代谢物变化差异,帮助发现新功能基因和了解代谢网络。目前果树代谢组学研究刚刚起步,相关研究相对较少,该文介绍了果树代谢组学的主要研究内容与方法以及在果树上的相关应用。     

脑铁代谢及调控

随着研究的深入,脑铁代谢相关分子突变引起的疾病越来越多的被人们所认识。脑铁代谢紊乱可能是神经退行性疾病的发病原因之一。对脑铁代谢机理的认识将为预防和治疗脑铁代谢紊乱相关疾病提供重要的理论根据。对脑铁代谢的过程,脑铁代谢的相关分子以及这些分子对脑内铁稳态的调控作用作一介绍。     

下丘脑的代谢与能量平衡调控功能研究进展

下丘脑是调控代谢稳态与能量平衡的关键脑区,对摄食、营养素代谢、机体水平衡、基础代谢、体温、生理节律等代谢相关功能发挥核心调控作用,维系机体异化作用与同化作用平衡。近年来,随着神经科学技术的发展,下丘脑参与代谢调控的神经核团、神经通路、及其机理被深入研究,并揭示出一系列重要的新发现。这些新发现,对深入理解肥胖及相关代谢疾病发病机制具重要意义。值得注意的是,下丘脑功能失调,与肥胖、二型糖尿病等代谢疾病发病密切相关。本文综述近年来有关下丘脑调控代谢和能量平衡研究进展,以期深入了解下丘脑调控代谢和能量平衡的神经与分子机制,并为相关疾病的诊疗提供新信息。     

肥胖相关的肠道微生物群落结构动力学与功能解析研究

肥胖及相关的慢性代谢性疾病近年来已经成为威胁全球的公共健康问题。越来越多的证据表明,在宿主的营养、免疫和代谢中有不可替代的作用的肠道菌群不仅可以通过调节宿主脂肪吸收存储相关的基因,影响后者的能量平衡,更重要的是其结构失调导致宿主循环系统中内毒素增加,诱发慢性、低水平炎症,导致肥胖和胰岛素抵抗。运用微生物分子生态学、元基因组学和代谢组学的方法,揭示与代谢性疾病相关的菌群结构失调,并鉴定出相关的特定细菌类群及其功能,使得通过以菌群为靶点的营养干预手段防止慢性代谢性疾病成为可能,将带来代谢性疾病预防和控制策略的革命性的变化。     

植物苯丙烷代谢及其对重金属胁迫的响应研究进展

苯丙烷代谢途径是植物中最重要的次生代谢途径之一,在植物抵抗重金属胁迫中直接或间接发挥了抗氧化作用,并能够提高植物对重金属离子的吸收与胁迫耐性。本文就苯丙烷代谢途径核心反应与关键酶系进行了总结,同时分析了木质素、类黄酮及原花青素等关键代谢产物的生物合成过程及相关机制,并以此为基础探讨了苯丙烷代谢途径关键产物响应重金属胁迫的相关机制。此外,结合当前研究现状,就苯丙烷代谢参与植物防御重金属胁迫的相关研究提出展望,以期为重金属污染环境的植物修复提供理论依据。     

人烟碱代谢相关基因研究进展

烟碱是烟草制品中主要的成瘾性物质。人体中烟碱药代动力学表现出极大的个体和种族差异,主要归因于烟碱代谢相关基因的多态性。揭示这种多态性对阐明个体对烟碱的耐受性、烟碱或吸烟相关疾病的易感性及烟碱或吸烟相关症状临床表现的多样性具有重要意义。人体中烟碱经多种代谢途径进行广泛地代谢,包括以CYP2A6为代表的碳氧化代谢途径,以及氮氧化、醛氧化和葡萄糖苷酸化作用等代谢途径。现对各烟碱代谢酶的基本性质、基因多态性、烟碱代谢活性及其诱导调控的可能机制进行综述。     

基于稳定同位素的代谢组学临床研究进展

基于稳定同位素示踪的代谢组学不仅能检测疾病发生发展及治疗过程中相关代谢物的变化,还可以对生物体系的代谢物进行定量分析并描述代谢特性。目前,稳定同位素示踪的代谢组学技术可在受试者体内直接追踪到代谢网络的单个原子,更有利于发现与疾病病因和诊断及药物疗效评估相关的生物标志物。现就稳定同位素示踪代谢组学在临床研究中的应用做简要概述,以期为将来更好地开展代谢组学在临床方面的研究提供重要依据。     

胆固醇代谢重编程在胰腺癌中的作用及靶向胆固醇代谢药物的应用

胰腺癌起病隐匿，缺乏有效的治疗方法，是预后最差的实体肿瘤之一，亟需探索新的治疗方向。代谢重编程是肿瘤的重要标志之一，处于恶劣肿瘤微环境中的胰腺癌细胞为了维持旺盛的代谢需求将胆固醇代谢全面上调，肿瘤相关成纤维细胞为癌细胞提供大量的脂质。胆固醇代谢重编程涉及胆固醇的合成、摄取、酯化、以及胆固醇相关代谢产物的一系列调整，与胰腺癌的增殖、侵袭、转移、耐药、免疫抑制等表型密切相关，抑制胆固醇代谢具有明显的抗肿瘤作用。本文从胰腺癌的高危因素、肿瘤相关成纤维细胞与癌细胞间的能量交互、细胞胆固醇代谢关键靶点的作用机制及其靶向药物，综述了胰腺癌胆固醇代谢的复杂性与重要性。胆固醇代谢具有严格的调控与反馈机制，单一靶点药物在临床应用中的效果并不明确，因此胆固醇代谢的多靶点疗法是胰腺癌治疗的新方向。     

偏头痛相关酶和KEGG通路分析

搜集与偏头痛相关的编码酶的基因,利用KEGG通路分析目标基因的分布和功能,促进偏头痛遗传学研究和新药靶点研究。以＂gene name＂AND migraine检索PUBMED数据库,从原始文献中搜集并整理偏头痛相关酶基因数据,用DAVID在线分析工具对数据进行处理。搜索得到31个偏头痛酶基因,对7条KEGG代谢通路进行了分析：色氨酸代谢通路、酪氨酸代谢通路、精氨酸和脯氨酸代谢通路、叶酸一碳单位循环代谢通路、药物代谢通路、外源物质细胞色素P450代谢通路、肾素血管紧张素代谢通路。其中药物代谢通路包括9个药物,又以高选择性5-羟色胺重摄取抑制剂西酞普兰的应用前景最大。DDC、DBH、MTHFD1等6个偏头痛相关基因需要完善多态性研究。CYP450和单胺氧化酶在偏头痛的病理和治疗中都占有重要的地位。通过分析疾病相关酶基因的代谢通路,有助于了解疾病的分子病理基础,并为新药设计提供可靠靶点。     

类黄酮代谢途径与棉花纤维发育

棉花纤维是最重要的天然纤维,育成五彩缤纷且品质优良的彩色棉花一直是棉花遗传育种研究的一个重要目标.类黄酮是植物重要的次生代谢物质,与色素形成相关.本文综述了类黄酮代谢途径与棉花纤维发育的研究进展:棕色棉纤维色素物质可能主要是氧化的原花青素;棉花人工驯化过程中,类黄酮代谢途径在白色棉花中下调,但白色棉花表达谱数据显示,类黄酮代谢相关基因在纤维发育过程中仍然非常活跃;一般认为,类黄酮含量与纤维品质负相关,柚皮素和二氢山柰酚可能是抑制纤维发育的主要类黄酮;类黄酮代谢和木质素代谢有共同的代谢前体,木质素代谢相关基因在纤维发育过程中也很活跃,有效调控类黄酮代谢的同时,协调木质素代谢的水平可能会促进纤维发育.     

微生物硫代谢与抗逆性

硫代谢是微生物重要的生命代谢活动。微生物对外源硫酸盐的转运、同化、代谢调控以及重要含硫化合物的生物合成，不但与微生物生长代谢相关，而且影响微生物在胁迫环境下的抗逆性和鲁棒性。目前，大部分研究都聚焦在微生物硫酸盐同化过程和H₂S产生，对于微生物硫代谢与抗逆性相关的研究较少。本文总结了近年来微生物硫代谢过程中的硫酸盐转运、同化路径以及调控方式；并结合微生物在不同胁迫条件下的氧化应激反应，探讨了含硫化合物如硫化氢、谷胱甘肽和半胱氨酸等提高微生物抗逆性的机制。硫代谢与微生物抗逆性相关机制的解析不仅为理解微生物硫代谢与抗逆性提供理论基础，也为设计与构建抗逆性强的高产稳产工业菌株提供分子靶点。     

斯氏油脂酵母基因组Fosmid文库的构建及降解百草枯氮次级代谢相关基因的筛选

斯氏油脂酵母在以百草枯作为唯一氮源的培养基中能降解百草枯,但其机制尚不清楚。为分离鉴定斯氏油脂酵母中降解百草枯的相关基因,本研究通过构建斯氏油脂酵母的Fosmid文库,用百草枯作为筛选标记,成功筛选到7个百草枯抗性的大肠杆菌克隆。对阳性克隆插入片段进行了测序分析,并对真核基因进行注释。结果在插入片段中发现了nmrA基因及氮代谢相关基因,nmrA是真菌在限氮的条件下才激活的氮代谢相关基因,能调控激活下游的次级氮代谢基因家族,分解那些不常见的氮源。这提示斯氏油脂酵母可能也具有氮的次级代谢调控机制,在百草枯作为唯一氮源的环境下斯氏油脂酵母能激活次级氮代谢相关基因,分解代谢百草枯。     

植物萜类化合物的天然合成途径及其相关合酶

文章概述植物萜类次生代谢产物的生物代谢途径及与其相关关键酶的研究进展。     

脂滴膜转运蛋白Rab18与脂质代谢的关系研究

脂滴是动物细胞内储存脂质的一种亚细胞器。脂滴表面存在多种脂滴周围相关蛋白,参与脂质动态平衡的调节,防止脂质代谢异常的发生。其中,Rab18作为脂滴周围相关蛋白中的一种,在脂质代谢的调节、信号的转导、膜运输等多种生理功能中发挥重要作用。对于Rab18与脂质代谢之间关系的研究,为动脉粥样硬化、糖尿病、非酒精性脂肪肝及肥胖等多种代谢性疾病的防治发挥重要作用,本文就Rab18与细胞脂质代谢之间的关系研究作一综述。     

基于代谢组学技术的植物抗病相关代谢物研究进展

植物受到病原真菌侵染时往往通过调节体内代谢物的产生来增强自身抗性,代谢组学技术是研究植物抗病相关代谢物的重要工具。指认植物抗病相关代谢物不仅利于深入探讨其抗病机制,还可与其他组学技术结合,辅助抗性品种鉴定和抗病品种培育。该研究对近年来国内外有关基于代谢组学技术指认植物抗病相关代谢物的流程、已发现的抗病相关代谢物及其作用机制的研究进展进行综述,并探讨了目前应用代谢组学技术研究植物抗病相关代谢物过程中面临的挑战。     

双孢蘑菇子实体不同发育时期的转录组分析

双孢蘑菇是世界第一大宗栽培食用菌,具有重要经济价值。为探讨双孢蘑菇子实体不同发育时期基因表达变化,利用高通量测序技术对双孢蘑菇原基期、采收期和开伞后期等不同发育时期进行RNA‐Seq分析,共筛选到6 328个差异表达基因,其中3 941个上调基因,2 387个下调基因。Gene Ontology(GO)功能聚类分析表明,差异表达基因主要富集在结合、催化分子功能组和代谢过程生物学通路中,且发育过程和有性繁殖相关的基因全部为上调表达,以利于细胞分化发育形成成熟子实体进入生殖生长阶段。KEGG功能富集分析结果表明,差异基因参与了氨基酸代谢、碳水化合物代谢、核苷酸代谢、脂类代谢和能量代谢这五大代谢通路,其中差异基因主要富集在氨基酸代谢通路中,氨基酸合成相关的多数基因上调表达,表明双孢蘑菇子实体发育形成需要一系列代谢反应协同调控,氨基酸代谢相关基因可能在双孢蘑菇子实体发育过程中起重要作用。本文通过全面分析双孢蘑菇子实体发育时期基因表达变化,获得了大量转录本信息,为深入了解双孢蘑菇子实体发育调控分子机理和相关功能基因提供了重要的基因数据资源。     

基于调节肠道菌群的功能性低聚糖改善肥胖的研究进展

肥胖是机体脂肪积聚过多的一种典型的能量过剩疾病,是导致2型糖尿病和心血管疾病等一系列代谢性疾病的主要原因之一,已成为威胁全球健康的重大公共卫生问题。肠道菌群作为机体能量代谢调控的重要参与者,在肥胖及相关代谢性疾病的发生发展中起着关键作用,通过饮食干预调节肠道菌群,进而改善机体健康状况将是未来的研究热点之一。已有研究表明,功能性低聚糖作为一类典型的新型益生元,可调节肠道菌群结构及其代谢产物的水平,影响机体能量代谢过程,改善肥胖及相关代谢性疾病。本文主要对肠道菌群在肥胖中的潜在作用机制,以及常见功能性低聚糖调节肠道菌群改善肥胖的作用效果进行综述,以期为通过靶向肠道菌群精准干预肥胖及相关代谢性疾病提供一些新的潜在防治策略。