活性污泥微生物群落宏组学研究进展

活性污泥是全球最常用的废水生物处理人工生态系统,微生物是驱动其污染净化能力的关键。活性污泥微生物群落所有物种与基因(简称"微生物组")的研究先后经历了"显微镜观察和纯菌培养分离"(1915)、"PCR扩增-测序"(1994)和"高通量测序-宏组学分析"(2006)三个重要阶段的发展变迁。相应地,我们对活性污泥微生物组的认知经历了从最早对微型动物(如钟虫和轮虫)及其他微生物的形貌观察和纯种培养鉴定到今天对整个微生物组的全局多样性认识的飞跃。近13年来,基于高通量测序的宏组学方法被广泛应用于揭示活性污泥微生物群落组成结构和功能,我们现在充分意识到活性污泥微生物组蕴藏着大量不可培养新物种和基因多样性,驱动着各类污染物的降解与转化。目前,特异性分子标记基因的扩增子测序技术已经被广泛应用于揭示城市和工业废水处理活性污泥微生物组和典型功能种群(如硝化细菌和聚磷菌)的时空多样性和群落构建机制,进而为未来实现活性污泥微生物组功能的精准调控奠定理论基础。宏基因组学研究在群落、种群和个体基因组水平全面解析了活性污泥微生物组驱动的碳、氮、磷元素循环过程,以及有机微污染物的生物降解和转化机理。将来活性污泥微生物组学研究需要在"标准化的组学分析方法和绝对定量""高通量培养组学""高通量功能基因组学"和"多组学方法的结合及多种方法并用"4个方面取得实现精准生态基因组学所需的技术突破,以最大限度发掘活性污泥微生物组在污水处理与资源回收领域的生态学与工程学价值。     

代谢组学在中药研究中的应用进展

代谢组学是功能基因组学和系统生物学研究不可或缺的重要组成部分,是通过考察生物体系受刺激或扰动前后代谢产物的动态变化,研究生物体系的代谢网络的一种技术。应用代谢组学高通量、整体性的研究思路来理解中药的作用过程,与中医药的整体、辩证观点是一致的。代谢组学已成为中药研发的一个重要途径和手段,为中药现代化在技术上提供巨大支持,有助于为中药现代化研究寻找更多有效的突破口。本文在前人综述的基础上,着重概括了中药代谢组学研究方法近3年来在中药有效物质基础和作用机制、药物作用模型的鉴别和确证、毒性研究和中药安全性评价等方面的应用情况,同时展望了代谢组学方法所面临的机遇和挑战。     

组学在转化医学中的应用进展

作为当前医学科学研究领域的热点方向,转化医学(translational medicine)是指以患者为中心,从临床应用的实际需求出发,将基础研究成果快速有效地转化为临床技术的过程,并通过临床数据的深入分析进一步指导基础研究,以循环的方式不断高效促成医疗水平的提升与完善,从而更好地服务于人类健康。作为转化医学的重要研究手段,基因组学、转录组学、蛋白组学和代谢组学等技术平台为其高速发展提供了强劲的动力。文章对转化医学及其相关组学平台的应用进行了阐述,并对其发展趋势进行了探讨。     

代谢组学在呼吸系统疾病研究中的应用进展

代谢组学是继基因组学、蛋白质组学、转录组学之后发展起来的一门新兴学科,是系统生物学的重要组成部分。随内外界条件的改变,生物样本(生物体、细胞和组织等)中内源性小分子代谢物的组成、含量也发生相应的变化,通过各种高通量的分析手段对生物样本进行分析,从而找出与疾病相关的生物标志物,为疾病相关机制研究提供了新的途径。疾病诊断相关生物标志物的研究是代谢组学主要应用领域之一。呼吸系统疾病是一直困扰人们健康的常见疾病,我们对近年来代谢组学在几类常见的呼吸系统疾病诊断或鉴别方面取得的进展进行简要综述。     

生物组学在污染环境微生物修复研究中的应用

随着分子生物学、生物信息学和各种理化检测技术的发展,特别是人类基因组计划成功实施以来,基因组学研究取得了重大突破与进展。而包括转录组学、蛋白组学和代谢组学在内的后基因组学也相继出现,并被广泛应用在环境微生物学的各个研究领域。本文主要概述了当前基因组学、转录组学、蛋白质组学和代谢组学在污染环境生物修复研究中的最新研究进展,分析比较了各组学的优势与不足,同时结合本课题组的主要研究方向探讨了各生物组学在赤潮生消过程和有机污染物降解机理等研究中的应用。     

代谢组学在临床研究中的应用及进展

代谢组学是"后基因组学"时期新兴的一门学科,也是系统生物学的重要组成部分。代谢组学通过全面、定量检测生物样本中多种类型小分子化合物,来了解在内在和外界因素作用下生物体内源性物质的变化及规律,特别适合于临床上研究机体因受到遗传、生长、生理、环境因素和异物、病源等刺激的影响而产生的变化。借助于代谢组学技术不仅能够描述疾病发生、发展以及治疗过程中机体代谢机能的状态和变化,为临床疾病的诊断、病理机制的探索、新治疗靶点的发现等提供新的途径和思路,还可以揭示外界干扰因素(药物/毒物、环境、饮食、生活方式等)对机体的影响,为药效评价和疾病病因的筛查提供基础数据。近年来,代谢组学在临床研究方面得到了广泛的应用,取得了巨大的进展并展现了鼓舞人心的应用前景。该文分别就代谢组学在描述疾病发展状态、研究疾病诊断方法、探索疾病发病原因和发病机理、药效学评价等几个方面的应用及进展进行回顾和综述。     

基于宏组学方法认识微生物群落及其功能

进入后基因组学时代,测序技术飞速发展,测序成本明显下降,形成了涵盖宏基因组学、宏转录组学和宏蛋白质组学的宏组学技术,推动了对微生物群落的多样性、结构及潜在基因功能方面的深入研究。最近随着整合的宏组学技术的提出及应用,全面系统分析微生物群落动态变化及其代谢功能已成为可能,这将成为微生物生态学研究的新趋势。本文综述了宏组学在研究海洋湖泊、深海热泉、人体肠道、牛瘤胃生境、森林土壤与堆肥生境等环境中微生物群落的结构和功能方面的最新进展与成功应用案例。     

中国传统发酵食品微生物组研究进展

传统发酵食品风味独特、营养丰富,多采用自然接种方式进行生产,部分类型的生产技艺已具有数千年的历史。近年来应用新技术手段对传统发酵食品发酵过程进行的研究表明,传统发酵食品微生物组具有丰富的科学内涵和重要的应用价值。本文就我国传统发酵食品微生物组的基本特征、研究进展和发展方向进行了简要的评述。     

代谢组学在乳酸菌研究中的应用

代谢组学是系统生物学的重要分支,因其高效、高通量等特点而广泛应用于食品科学、药物学等研究领域。本文概述了代谢组学的分离和检测技术,综述了代谢组学在乳酸菌鉴定、发酵调控、肠道菌群研究等方面中的应用,对代谢组学在乳酸菌研究中潜在的问题和未来发展趋势进行了讨论,期望为代谢组学在食品工业微生物中的应用提供参考。     

脂质组学在毒理学研究中的应用

脂质作为细胞的主要组成部分,在细胞内物质运输、信号转导、细胞凋亡等多种生命活动中发挥重要作用。脂质组学通过对生物体内的脂质进行系统分析,从而了解其相互作用以及与其他生物分子之间的作用。主要介绍了脂质组学的研究方法,包括样品前处理方法、检测方法和仪器设备以及数据分析方法。同时,综述了脂质组学技术在神经毒性、肝脏毒性、免疫毒性以及内分泌干扰毒性中的研究进展,以期为研究化合物毒性作用机制提供思路和参考。最后,提出未来应利用脂质组学技术开展不同化合物的联合毒性作用研究,通过脂质组学筛选获得相关脂质生物标志物,为联合毒性作用的风险预警和相关毒性作用机制分析提供科学依据。     

脂质组学在医药研究中的应用

脂质组学是对整体脂质进行系统分析的一门新兴学科,通过比较不同生理状态下脂代谢网络的变化,进而识别代谢调控中关键的脂生物标志物,最终揭示脂质在各种生命活动中的作用机制。电喷雾电离-质谱技术是脂质组学领域中最核心的研究手段,目前已能对各种脂质尤其是磷脂进行高分辨率、高灵敏度、高通量的分析。随着质谱技术的进步,脂质组学在疾病脂生物标志物的识别、疾病诊断、药物靶点及先导化合物的发现和药物作用机制的研究等方面已展现出广泛的应用前景。     

代谢组学在肿瘤药物靶点筛选中的应用进展

肿瘤是一种多因素参与造成机体各系统功能平衡紊乱的代谢性疾病,代谢重编程是恶性肿瘤的重要特征之一.研究"代谢指纹图谱"的代谢组学,通过揭示肿瘤或药物引起的宿主内源性代谢物的变化,为肿瘤药物靶点的筛选提供了可能.但目前对代谢组在肿瘤药物靶点筛选中的整体性综述并不多见,因此,本文在介绍了代谢组学筛选肿瘤药物靶点的流程的基础上...     

代谢组学在疾病诊断中的应用

代谢组学（metabolomics）的出现是生命科学研究的必然。在20世纪90年代中期发展起来的代谢组学,是对某一生物或细胞中相对分子量小于1,000的小分子代谢产物进行定性和定量分析的一门新学科。代谢组作为系统生物学的重要组成部分,在临床医学领域具有广泛的应用前景。     

类二十烷酸代谢组学在心血管疾病研究中的应用与进展

类二十烷酸是一类由多不饱和脂肪酸代谢而成的脂质活性分子。近年来,类二十烷酸在心血管系统疾病中的作用和调控机制受到广泛关注。在哺乳动物体内,类二十烷酸主要由花生四烯酸和其他多不饱和脂肪酸经四种途径代谢生成,包括环氧化酶途径、脂氧化酶途径、细胞色素P450氧化酶途径以及自发氧化途径。由于类二十烷酸代谢调控呈现出高度复杂的网络特性,因此,代谢组学成为系统研究类二十烷酸代谢网络调控的有效策略。本文将对类二十烷酸的生物合成及其功能、类二十烷酸代谢组学的研究策略及其在心血管疾病中的应用和研究进展进行综述,以期为心血管系统生理过程调控机制提供理论基础以及为临床精准治疗提供新的思路和策略。     

宏基因组学在人和动物胃肠道微生物研究中的应用进展

人和动物胃肠道存在大量微生物群落,这些微生物是与宿主长期共同进化的结果,并且同宿主的健康和疾病密切相关,因此胃肠道微生物研究已成为当今的热点研究领域。宏基因组学技术在这一领域的应用,使我们不仅能够对胃肠道微生物群落结构及多样性进行分析,还能进一步深入了解其代谢功能,开发和利用潜在的微生物及其基因资源。文中结合我们的研究工作,综述了宏基因组学在人和动物胃肠道微生物研究中的应用,同时着重介绍宏基因组研究的生物信息学技术。     

基因组学、蛋白质组学和代谢组学在微生物降解PAHs中的应用

基因组学、蛋白质组学和代谢组学是系统生物学的重要组成部分,是近年来发展出来的新兴学科。随着生命科学的研究进入了多组学时代,基因组学、蛋白质组学和代谢组学得到了迅猛发展,被广泛应用在环境微生物学的各个研究领域,并成为研究PAHs微生物降解中不可或缺的重要手段。主要阐述了3大组学在微生物降解PAHs内在机理及代谢通路中的最新研究进展,并展望了3大组学在多环芳烃微生物降解机制中的应用前景与挑战。     

宏组学方法在污水处理系统中的应用进展

污水生物处理由微生物生理过程驱动,宏组学方法能够获得不同水平的分子信息,为认识污水处理系统中的微生物提供了新途径。本文对宏基因组学、宏转录组学、宏蛋白质组学与代谢组学等宏组学方法的发展进行综述,着重介绍各组学及整合宏组学在污水处理系统中的研究现状,并指出其应用前景。     

宏蛋白质组学——研究微生物群落基因表达的新技术

宏蛋白质组学是应用蛋白质组学技术对微生物群落进行研究的一项新技术,其定义为在特定的时间对微生物群落的所有蛋白质组成进行大规模鉴定。通过对宏蛋白质组学的研究策略、进展情况的综述、介绍,展望了宏蛋白组学在研究微生物群落基因表达中的应用前景。