面向代谢组学的模式识别技术应用与展望

代谢组学是后基因时代新兴的一门研究生物体内所有小分子代谢物的组学学科,是系统生物学的有机组成部分。由于代谢组学是基于数据驱动的学科,因此如何有效利用数据预处理、模式识别等信息处理技术从代谢组学复杂的高维样本中挖掘深层次的“知识”是代谢组学乃至整个系统生物学的关键问题。对模式识别技术在代谢组学中的应用作了全面的综述。总结代谢组学数据特性及其对模式识别技术的特殊要求,揭示面向代谢组学的模式识别技术所遇到的困难并在此基础上提出相应的解决办法。     

菌物代谢组学应用及存在的问题

代谢组学是一个可灵敏捕捉各种生物或非生物因素导致的供试样本中小分子代谢成分变化及其规律的实验方法,被广泛应用于生理生化、病理药理、生物工程、化学生态等很多方面.由于菌物种群数量庞大、未知结构次生代谢产物众多,严重影响到生物标记物的鉴定和进一步深入分析.为此,在总结目前菌物代谢组研究成果的基础上,结合十年的菌物代谢组学研...     

生态代谢组学研究进展

代谢组学指某一生物系统中产生的或已存在的代谢物组的研究,以质谱和核磁共振技术为分析平台,以信息建模与系统整合为目标。随着代谢组学中的研究方法与技术成为生态学研究的有力工具,生态代谢组学概念应运而生,即研究某一个生物体对环境变化的代谢物组水平的响应。理清代谢组学与生态代谢组学学科发展的脉络,综述代谢组学研究中的常用技术及其优势与局限性,论述代谢组学技术在生态学研究中的应用现状,展望代谢组学技术与其他系统生物学组学技术的结合在生态学中的应用前景,提出生态代谢组学研究者未来要完成的任务和面对的挑战。     

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。     

乳酸菌代谢组学研究进展

代谢组学作为系统生物学的重要分支,近年来在微生物研究领域受到广泛关注,并取得了重要进展。目前乳酸菌代谢组学正日益成为研究的热点,就乳酸菌代谢组学研究中有关样品的制备、分析鉴定和数据分析等涉及的主要方法进行概述,并介绍一些乳酸菌代谢组学应用的典型实例,对乳酸菌代谢组学研究中潜在的问题和未来发展趋势进行讨论。     

代谢组学与营养学研究

代谢组学(metabonomics)是近几年来基于核磁共振(nuclear magnetic resonance,NMR)、质谱(mass spectrometry,MS)和高效液相色谱(HPLC)等发展起来的一种新的"组学"技术,是通过分析生物体液及组织中所有小分子物质来研究有机体内物质代谢规律和健康状况的一门学科。代谢组学在功能基因组学、病理生理学、药理毒理学和营养学等方面有着广泛的应用前景。本文综述了代谢组学的研究进展和在营养学方面的应用。     

应用代谢组学探讨胸痹证候分型的可行性

冠心病是严重危害我国人群健康的重要疾病之一,属中医胸痹证候.大量数据显示益气活血中药对冠心病疗效优于西药,然而胸痹的证候研究一直没有取得突破,而证是中医临床的关键.代谢组学是继基因组学、蛋白组学后兴起的又一系统生物学研究方法,目前已被广泛的用于疾病的早期诊断、代谢毒理、药物开发等领域.本文拟就把代谢组学运用于中医胸痹症候的可行性进行分析.     

整合转录组学数据的代谢网络研究进展

高通量测序技术的快速发展催生了涵盖各层次细胞生命活动的组学数据,如转录组学数据、蛋白质组学数据和互作组学数据等。同时,全基因组代谢网络模型在不断完善和增多。整合组学数据,对生物细胞的代谢网络进行更深入的模拟分析成为目前微生物系统生物学研究的热点。目前整合转录组学数据进行全基因组代谢网络分析的方法主要以流量平衡分析(FBA)为基础,通过辨识不同条件下基因表达的变化,进而优化目标函数以得到相应的流量分布或代谢模型。本文对整合转录组学数据的FBA分析方法进行总结和比较,并详细阐述了不同方法的优缺点,为分析特定问题选择合适的方法提供参考。     

植物代谢组学的研究方法及其应用

代谢组是指某一生物或细胞在一特定生理时期内所有的低分子量代谢产物.植物代谢组学是指对植物抽提物中代谢组进行高通量、无偏差全面分析的技术.近年来,植物代谢组学研究取得了很大进展.本文介绍了其含义、历史沿革及研究方法,并用典型实例阐释了它的应用方向.     

植物代谢组学的研究方法及其应用

代谢组是指某一生物或细胞在一特定生理时期内所有的低分子量代谢产物。植物代谢组学是指对植物抽提物中代谢组进行高通量、无偏差全面分析的技术。近年来, 植物代谢组学研究取得了很大进展。本文介绍了其含义、历史沿革及研究方法, 并用典型实例阐释了它的应用方向。     

基于数据非依赖采集的蛋白质组质谱数据解析方法研究进展

数据非依赖采集（DIA）是蛋白质组学领域近年来快速发展的质谱采集技术，其通过无偏碎裂隔离窗口内的所有母离子采集二级谱图，理论上可实现蛋白质样品的深度覆盖，同时具有高通量、高重现性和高灵敏度的优点。现有的DIA数据采集方法可以分为全窗口碎裂方法、隔离窗口序列碎裂方法和四维DIA数据采集方法（4D-DIA）3大类。针对DIA数据的不同特点，主要数据解析方法包括谱库搜索方法、蛋白质序列库直接搜索方法、伪二级谱图鉴定方法和从头测序方法4大类。解析得到的肽段鉴定结果需要进行可信度评估，包括使用机器学习方法的重排序和对报告结果集合的假发现率估计两个步骤，实现对数据解析结果的质控。本文对DIA数据的采集方法、数据解析方法及软件和鉴定结果可信度评估方法进行了整理和综述，并展望了未来的发展方向。     

Anti-Inflammatory Activity of Lauraceae Plant Species and Prediction Models Based on Their Metabolomics Profiling Data

The Lauraceae is a botanical family known for its anti-inflammatory potential. However, several species have not yet been studied. Thus, this work aimed to screen the anti-inflammatory activity of this plant family and to build statistical prediction models. The methodology was based on the statistical analysis of high-resolution liquid chromatography coupled with mass spectrometry data and the ex vivo anti-inflammatory activity of plant extracts. The ex vivo results demonstrated significant anti-inflammatory activity for several of these plants for the first time. The sample data were applied to build anti-inflammatory activity prediction models, including the partial least square acquired, artificial neural network, and stochastic gradient descent, which showed adequate fitting and predictive performance. Key anti-inflammatory markers, such as aporphine and benzylisoquinoline alkaloids were annotated with confidence level 2. Additionally, the validated prediction models proved to be useful for predicting active extracts using metabolomics data and studying their most bioactive metabolites.     

Lipid Atlas of Keratinocytes and Betulin Effects on its Lipidome Profiled by Comprehensive UHPLC–MS/MS with Data Independent Acquisition Using Targeted Data Processing

Betulin is a pentacyclic triterpene with demonstrated healing properties in mid‐dermal wounds. A few earlier studies have provided insights into the wound healing effects on the molecular level. However, there are still questions left on the molecular targets of betulin. Therefore, a pharmacolipidomics analysis of betulin is undertaken in human immortalized keratinocytes to monitor alterations in the lipid profiles induced by treatment with betulin. For this purpose, lipid extracts of keratinocytes treated with betulin and untreated controls are comprehensively analyzed by an untargeted UHPLC–ESI–QTOF‐MS/MS lipidomics profiling workflow using data‐independent acquisition. Targeted data processing allows the identification of 611 lipid species from 21 different lipid classes. Statistical analysis of the identified lipids shows significant changes in 440 lipid species that can be described as downregulation of cholesteryl esters and triacylglycerides and upregulation of glycerophospholipids, sphingolipids, and diacylglycerides. Additionally, some other signals corresponding to triterpenes are found in the betulin group and suggested that betulin is incorporated (in the membrane) and metabolized in keratinocytes.     

The Thermometer and the Calorimeter, or the Best Choice for Data Acquisition in the Sampling of Biological Rhythms

The comparison between measurements effected by different apparati shows that a given class of instruments provides an integral set of measurements. This characteristic has a certain disadvantage: the modification of the spectral bandwidth is limited to an attenuation of 3 dB. However, it also has certain advantages. The integral measurement (or the counting measurement) makes it possible to satisfy Shannon's sampling criteria by avoiding the necessary anti-aliasing filtering which is commonly impossible to realize on measurements of a biological nature. A second advantage is linked to the reduction of the background noise on the band.     

代谢物组学方法及其在植物学研究中的应用

代谢物是生物体受遗传控制和环境影响的最终表达产物,以全体代谢物(代谢物组)为研究对象的代谢物组学是继基因组学和蛋白质组学后必然出现的又一门"组学"技术。该文综述了代谢物组的检测、数据的处理和分析等以及这些技术在植物目标分析、基因功能、代谢途径和代谢工程、整合植物学、信号转导等研究中的应用和前景。     

The Thermometer and the Calorimeter,or the Best Choice for Data Acquisition in the Sampling of Biological Rhythms

The comparison between measurements effected by different apparati shows that a given class of instruments provides an integral set of measurements. This characteristic has a certain disadvantage: the modification of the spectral bandwidth is limited to an attenuation of 3 dB. However, it also has certain advantages. The integral measurement (or the counting measurement) makes it possible to satisfy Shannon's sampling criteria by avoiding the necessary anti-aliasing filtering which is commonly impossible to realize on measurements of a biological nature. A second advantage is linked to the reduction of the background noise on the band.     

电热蒸发-催化热解-原子吸收法直接测定茶叶中镉

重金属镉（Cd）一直是茶叶产品质量安全关注的重点。本研究基于电热蒸发-催化热解-原子吸收光谱仪（SS-ETV-AAS）,使用镍材质样品舟,在300 mL/min空气条件下,350 ℃干燥20 s,350~725 ℃灰化55 s;引入300 mL/min氢气与空气反应形成氮氢混合气氛,在725~800 ℃（50 s）下完成Cd的蒸发;之后,在高岭土填料催化热解炉800 ℃和准直管700 ℃条件下,氮氢火焰原子吸收测定镉的含量。方法检出限（LOD）为0.3 ng/g、定量限（LOQ）为1.0 ng/g,R2>0.998,多次测定的相对标准偏差（RSD）为1.8%~8.6%,多种茶叶样品中Cd的测定值与微波消解石墨炉原子吸收光谱法（GFAAS）无显著性差异（P>0.05）,Cd的回收率在92%~107%之间。试验结果表明,该方法灵敏度高、稳定性好、简单高效,且无需消解处理,样品分析时间仅为3min,适用于茶叶中Cd的快速检测。     

不同年龄大鼠尿液代谢组学研究

旨在探究健康大鼠的尿液代谢物在生长、发育和衰老过程中的年龄相关性变化.采集大鼠出生后3周、5周、7周、9周、12周、56周和111周共7个年龄点的尿液样本,利用GC/TOF-MS平台进行代谢组学检测.结果显示,所有尿液样本在主成分分析与偏最小二乘法判别分析中出现组内聚类和组间分离.氨基酸类、有机酸类和碳水化合物类代谢物...     

Acquiring and Analyzing Data Independent Acquisition Proteomics Experiments without Spectrum Libraries

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Highlights

• •Rapid DIA-only library building with gas-phase fractionation.
• •Recommended DIA acquisition strategies with staggered windows and forbidden zones.
• •Optimized DIA instrument settings for several Thermo Orbitrap instruments.
• •Data analysis tutorial using open source DIA software.