赖氨酸乙酰化在代谢相关疾病中的调控机制

赖氨酸乙酰化是把来自于乙酰CoA的乙酰基团转移到靶蛋白赖氨酸的ε-NH3＋上,是蛋白质翻译后的一种可逆修饰过程,受乙酰基转移酶（HAT／KAT）和去乙酰化酶（HDAC／KDAC）的共同调节。赖氨酸乙酰化通过对细胞内多种蛋白质的修饰调节,可以控制体内多种代谢过程,如调节糖类、脂类、氨基酸、核苷酸及次级代谢物的代谢等.因而,细胞内赖氨酸乙酰化失调,可影响与代谢相关的多种疾病,如肥胖症、糖尿病和心血管疾病等。随着对蛋白质乙酰化研究的深入,发现赖氨酸乙酰化与细胞免疫状态及神经退行性疾病,如阿尔茨海默氏症和亨廷顿综合征等也有关。对近年来赖氨酸乙酰化在代谢调控及与代谢相关疾病如心血管疾病和免疫代谢疾病中的分子调控机制进行综述。     

面向工业生物技术的系统生物学

工业生物技术是以微生物细胞工厂利用可再生的生物原料来生产能源、材料与化学品等的生物技术,在解决资源、能源与环境等问题方面起着越来越重要的作用。系统生物学是全面解析微生物细胞工厂及其发酵过程从"黑箱"到"白箱"的重要研究方法。系统生物学借助基因组、转录组、蛋白质组、代谢组以及代谢流组等多组学数据,可解析微生物细胞工厂在RNA、蛋白与代谢物等不同水平上的变化规律与调控机制。目前,系统生物学在微生物细胞工厂的设计创建与发酵工艺优化中起着越来越重要的指导作用,许多成功应用实例不断涌现,推动着工业生物技术的快速发展。文中重点综述基因组、转录组、蛋白质组、代谢组与代谢流组以及基因组规模的网络模型等各组学技术的最新发展及其在工业生物技术尤其是菌株改造与发酵优化中的应用,并就工业生物技术中系统生物学的未来发展方向进行展望。     

质谱兼容的蛋白质银染色法

蛋白质组学是对蛋白质组进行研究的一门新兴学科。它可以揭示细胞内蛋白质组成成分与修饰状态的动态变化．研究蛋白质之间的相互作用．从全局的高度来研究代谢．发育以及调控等复杂的问题。 由于蛋白质组学研究范围十分广泛,所需要的技术手段也多种多样,如双向凝胶电泳（2-DE）．色谱．蛋白质芯片、质谱以及生物信息学等。2-DE分离蛋白质．通过生物质谱以及生物信息学手段对蛋白质进行鉴定是目前最常用的一种研究策略。由于该套技术平台中影响因素较多．很多初学者难以快速掌握．所以本实验方法系列讲座将详细介绍这一常规技术平台中的多项经典实验方案（样品制备．2一DE、染色、质谱鉴定等）．并着重对一些常见问题与难点进行深入的探讨。此外,本实验方法系列讲座还将涉及近年来刚刚兴起的大规模的蛋白质组自动分析系统——液相色谱-质谱联用．旨在为研究者拓宽实验方法的视野。[编者按]     

质谱兼容的蛋白质银染色法

蛋白质组学是对蛋白质组进行研究的一门新兴学科。它可以揭示细胞内蛋白质组成成分与修饰状态的动态变化．研究蛋白质之间的相互作用．从全局的高度来研究代谢．发育以及调控等复杂的问题。 由于蛋白质组学研究范围十分广泛,所需要的技术手段也多种多样,如双向凝胶电泳（2-DE）．色谱．蛋白质芯片、质谱以及生物信息学等。2-DE分离蛋白质．通过生物质谱以及生物信息学手段对蛋白质进行鉴定是目前最常用的一种研究策略。由于该套技术平台中影响因素较多．很多初学者难以快速掌握．所以本实验方法系列讲座将详细介绍这一常规技术平台中的多项经典实验方案（样品制备．2一DE、染色、质谱鉴定等）．并着重对一些常见问题与难点进行深入的探讨。此外,本实验方法系列讲座还将涉及近年来刚刚兴起的大规模的蛋白质组自动分析系统——液相色谱-质谱联用．旨在为研究者拓宽实验方法的视野。     

代谢物感知失调的分子致病机理

代谢是最基础的生命活动.生物代谢网络由代谢酶和代谢物共同构成.相对于对代谢酶性质的深刻认识,对代谢物生理重要性的认识停留在物质代谢与能量代谢的水平.近年来,本研究组及国际上其他实验室的工作发现,代谢物具有信号传导功能.细胞内的代谢物水平通过不同的机制被感知,其信号通过不同的化学基础在蛋白质间相互传递并调控包括代谢、表观遗传和信号通路等重要生理过程.代谢物的失调也因此通过这些生理改变而导致人类疾病.本文对本研究组近年来在该领域的相关进展进行综述并讨论其理论及转化价值.     

基于GC-MS分析刺五加和短梗五加不同器官的代谢差异特性

通过研究刺五加（Acanthopanax senticosus）与短梗五加（A. sessiliflorus）不同器官的初级代谢差异特性,探讨两者药效差异、药用价值及资源利用结构。利用代谢组学的研究策略,使用GC-MS技术从初生代谢的角度比较刺五加与短梗五加不同器官代谢差异特性。结果表明：在2种药用植物不同器官中共鉴定出186种初生代谢物,总体研究结果显示2物种在初生代谢上存在差异。进一步分析得到根中52种差异代谢物、茎中34种差异代谢物、叶中39种差异代谢物、叶柄中48种差异代谢物。差异代谢物涉及到的主要代谢途径有氨酰基-tRNA生物合成途径,缬氨酸、亮氨酸和异亮氨酸的生物合成途径,甘氨酸、丝氨酸和苏氨酸代谢途径,精氨酸的生物合成途径,丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸代谢途径,丙酮酸代谢途径等。此外,发现4种连接初生代谢和次生代谢的关键性代谢物在两者不同器官中的水平存在差异。刺五加和短梗五加在不同器官初生代谢方面显著不同,这可能是造成2物种不同器官药理效应和次生代谢存在差异的原因之一。     

NaHCO3胁迫下马铃薯根系代谢组差异分析

【目的】分析马铃薯根系对NaHCO3胁迫的代谢组学差异,揭示不同马铃薯品种响应NaHCO3胁迫的代谢分子机制,为优化马铃薯育种、栽培技术措施以及生产应用提供理论依据。【方法】以马铃薯‘V7’和‘康尼贝克’2个品种幼苗根系为研究对象,选用不同浓度梯度（CK、10 mmol/L、20 mmol/L、30 mmol/L、40 mmol/L、50 mmol/L）NaHCO3溶液模拟碱胁迫,胁迫7 d后,结合非靶向代谢组学检测方法,利用高效液相色谱（LC-MS）技术及多维统计学对2个马铃薯品种根系代谢产物进行检测分析。【结果】（1）NaHCO3胁迫下,‘V7’根系中检测到160种代谢物上调、91种代谢物下调,‘康尼贝克’根系中125种代谢物上调、52种代谢物下调。（2）KEGG通路富集分析表明,2个品种各筛选出10条差异代谢通路,其中植物次生代谢产物的生物合成、不饱和脂肪酸的生物合成、由组氨酸和嘌呤衍生的生物碱合成以及嘧啶代谢这4条差异代谢通路是马铃薯根系响应碱胁迫的关键代谢途径。（3）糖类、酰胺类化合物、胺类、含氧有机化合物、生物碱、酚酸类、菑体-皂苷元等差异代谢物均参与到了马铃薯响应NaHCO3胁迫的复杂的调控网络中。【结论】研究筛选出马铃薯根系响应NaHCO3胁迫的关键代谢产物以及代谢途径,耐碱性品种V7与碱敏感性品种‘康尼贝克’二者根系代谢组学存在差异性;同时,同一个品种不同胁迫程度下其根系代谢与CK也存在差异性。氨基酸及其衍生物、有机酸、尿囊素这3类差异代谢物含量的积累是‘V7’根系代谢过程活跃、耐碱性能力强于‘康尼贝克’的重要特征分子。     

慢性疲劳综合征中学生运动前后尿液差异代谢物的比较

目的：探讨慢性疲劳综合征（CFS）中学生运动前后尿液的差异代谢物及其代谢通路特征,阐述慢性疲劳综合征的代谢机制。方法：依据美国疾病预防控制中心关于CFS的筛选标准,选取8名17~19岁男性CFS中学生作为受试对象,同时选择来自同一学校的8名同龄、同性别健康中学生作为对照组。受试者进行一次改良的哈佛台阶运动（上下台阶30次/min,持续3 min）,采集运动前后的尿液,以液相-质谱联用（LC-MS）法检测其差异代谢物;采用多维统计法对所检测到的代谢物进行主成分分析（PAC）和正交偏最小二乘判别分析（OPLS-DA）;通过MetPA数据库分析与差异代谢物相关的代谢通路。结果：与对照组相比较,运动前CFS组筛选出肌酸、吲哚乙醛、植物鞘氨醇和焦谷氨酸4个差异代谢物,其含量均显著下降（P<0.05或P<0.01）;运动后CFS组检测出11个差异代谢物,依次是壬二酸、甲基腺苷、乙酰肉碱、癸酸、皮质酮、肌酸、左炔诺孕酮、泛酸、焦谷氨酸、黄嘌呤核苷和黄尿酸,其中除甲基腺苷和肌酸比对照组显著升高（P<0.05）外,其他9个差异代谢物均较对照组显著降低（P<0.05或P<0.01）。将上述15个差异代谢物分别输入MetPA数据库进行代谢通路权重得分分析,结果显示,运动前CFS组只检测出精氨酸-脯氨酸代谢通路紊乱,标记代谢物为肌酸;而运动后检测出精氨酸-脯氨酸代谢、泛酸与辅酶A生物合成、类固醇激素生物合成3条代谢通路存在障碍,标记代谢物依次是：肌酸、泛酸和皮质酮。结论：运动干预前,CFS中学生的精氨酸-脯氨酸代谢通路紊乱被检出;施加运动后,又检测出其类固醇激素生物合成代谢通路与泛酸和辅酶A代谢通路也存在代谢紊乱情况。     

基于GC-MS的野生和‘鲁赫’刺蔷薇叶片代谢差异研究

为探究野生刺蔷薇（Rosa acicularis）和‘鲁赫’刺蔷薇（Rosa acicularis ‘Luhe’）叶片的代谢物和代谢通路差异，对2种刺蔷薇叶片进行了GC-MS非靶向代谢组学试验，共检测出6种氨基酸、12种糖类、4种烷烃类化合物、17种有机酸、5种酯类和7种其他类化合物，共计51种代谢物。PCA模型符合预期，OPLS-DA模型筛选出19种显著差异代谢物，差异代谢通路分析共分析出5条主要的差异代谢通路。综合各项结果，2种刺蔷薇叶片在部分有机酸和糖类的代谢上有显著差异，同时也在ABC转运蛋白、苯丙烷的生物合成、苯甲酸的降解和丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸的代谢上有显著差异，推测2种植物可能在叶片光合效率和抗胁迫能力上有显著不同，但仍需进一步结合基因组、蛋白质组、转录组和其他方法进行深入研究。     

灵芝子实体多糖对小鼠急性酒精肝损伤预防的代谢组分析

灵芝多糖是灵芝的主要药理活性成分之一。本研究通过检测血清指标分析灵芝子实体多糖（Ganoderma lingzhi fruitbody polysaccharides,GLFPS）对小鼠急性酒精性肝损伤的预防作用并结合代谢组学探究作用机制。结果显示,GLFPS显著抑制因酒精作用而升高的小鼠血清中ALT、AST、TG、TC和ADH水平。通过代谢组分析,在模型组与对照组中得到85个差异代谢物,其中三磷酸腺苷（adenosine triphosphate）、L-天门冬氨酸（L-aspartic acid）以及赖氨酸（L-lysine）等在相互作用网络中起重要作用,说明酒精能引起小鼠肝脏腺苷和氨基酸代谢的改变。GLFPS组与模型组有58个差异代谢物,主要包括脂质和有机氧化物,说明GLFPS可以通过调节小鼠肝脏中脂质与有机化合物代谢来预防急性酒精肝损伤。对差异代谢物进行KEGG富集分析发现主要涉及胆碱代谢、甘油磷脂代谢和ABC转运蛋白。GLFPS能够有效缓解这3个代谢通路中因酒精作用发生明显改变的代谢。综上可见,灵芝子实体多糖能够通过调节小鼠胆碱代谢、甘油磷脂代谢以及部分ABC转运蛋白有效预防酒精性肝损伤。     

蛋白质的翻译后加工3.蛋白质定位在细胞内的信号

蛋白质的翻译后加工３．蛋白质定位在细胞内的信号王克夷（中国科学院上海生物化学研究所,上海２０００３１）关键词细胞内定位,信号肽细胞内有大量蛋白质。那么哪些蛋白质被保留在细胞内,而不被分泌呢？研究表明,蛋白质分泌到细胞外一定要通过内质网（ＥＲ）。一些分...     

焦磷酸在植物细胞能量代谢中的作用(综述)

ADVANCESINRESEARCHONTHEROLESOFPYROPHOSPHATEINCELLULARENERGYMETABOLISMOFPLANTSWangYixing(DepartmentofBiology,JinanUniversity,Guangzhou510632)LiMingqi(DepartmentofAgriculturalBiology,SouthChinaAgriculturalUniversity,Guangzhou510642)焦磷酸（PPi）是一种高能化合物,其水解的G为-33．4kJmol,即PPi水解释放的自由能与ATP相似（ATP水解为ADP和Pi的G为-31．3kJmol）。但是对于焦磷酸代谢的传统观点是：细胞内焦磷酸水平很低,代谢中的焦磷酸,主要是在大分子如蛋白质、淀粉等生…     

基于质谱技术的细胞代谢组学研究进展

细胞代谢组学作为一个新兴领域,能解决基本的生物学问题,还能观察细胞内的代谢情况。细胞代谢物浓度可以近似地反映一个组织、器官或细胞的表型。随着代谢组学的发展,以质谱分析为基础的代谢组学技术研究细胞的代谢物,其灵敏度高、分辨率好,能进行多组分的检测,并能获取分子的结构信息,这有利于细胞生物学的研究。该文结合目前代谢组学的技术,对细胞代谢物研究的意义及基于质谱技术的细胞代谢组学的应用进行了综述。     

沙米和藜麦种子代谢组比较分析

为解析沙米和藜麦两种植物的种子代谢物,利用GC×GC-TOF MS平台开展非靶向沙米和藜麦种子代谢组分析。科尔沁沙地沙米、腾格里沙漠沙米和山西静乐藜麦种子检测到了106个代谢物。沙米代谢物相对含量有6个显著高于、17个显著低于藜麦,其余代谢物没有显著差异。在沙米代谢组中相对含量较高,而在稻米和小麦代谢组中都没有检测到的代谢物有棉籽糖、原儿茶酸和木糖醇等,这些代谢物可弥补稻米和小麦的营养不足。对以稻米或小麦为主食的人群来说,沙米是理想的药食同源食物。     

氧化固醇结合蛋白结构、功能与应用

氧化固醇结合蛋白(oxysterol binding protein,OSBP)是存在于真核细胞内的一类参与脂质代谢的非囊泡运输蛋白质,在哺乳动物中被称为氧化固醇结合蛋白相关蛋白质(oxysterol binding protein-related proteins,ORPs),而在酵母中被称为氧化固醇结合蛋白同源物质(oxysterol-binding protein homologues,OSH）。近年来人们对氧化固醇结合蛋白的研究不断深入,特别是对其同源蛋白质（例如,ORP5/8、Osh3/4、ORP4L等）的结构功能差异和其在信号转导中的作用的相关研究,以及在生物医药方面的应用更成为了本领域的热点。本文综述了关于OSBP及其同源蛋白质结构和功能的相关研究,指出了该领域存在的一些关键问题。与此同时,对OSH和ORPs在细胞内的膜接触位点（membrane contact sites,MCS）进行对比,以及对今后OSBP的研究方向做了展望。     

外源性精胺对缺氧诱导乳鼠心肌细胞凋亡的影响及其机制

目的：观察外源性精胺对缺氧所致的乳鼠心肌细胞凋亡的影响,并探讨其机制。方法：复制原代培养乳鼠心肌细胞缺氧损伤模型（使用pH=6.8的Hank's平衡盐溶液作为细胞培养基,排出氧气,然后在缺氧箱中培养24 h）,细胞随机分为正常对照（Control）组、缺氧（Hypoxia）组和精胺干预（Hypoxia+Sp）组。Western blot检测心肌细胞多胺代谢关键酶（ODC、SSAT）蛋白质表达;CCK-8,Hoechst 33342染色观察细胞凋亡情况;光吸收法检测细胞（或培养液）内T-SOD和Caspase-3/-9活性,MDA、GSH含量;DCFH-DA染色观察细胞内活性氧（ROS）生成。结果：与正常组相比,Hypoxia组SSAT蛋白质表达、细胞凋亡率、MDA含量以及细胞内ROS生成增加,而ODC蛋白质表达、SOD活性、GSH含量降低;与Hypoxia组比较,Sp处理可减轻上述指标的变化。结论：外源性精胺可减轻缺氧引起的乳鼠心肌细胞损伤和凋亡,其机制与恢复多胺稳态和清除活性氧有关。     

基于连锁与关联分析的植物代谢组学研究进展

代谢物作为生物体表型的基础能够帮助我们更直观有效地了解生物学过程及其机理。植物代谢组研究对理解植物代谢途径,改善植物对环境胁迫的应答,提高作物产量与品质有着非常重要的作用。代谢物的种类和数量在不同品种与组织中存在很大差异,利用这些差异进行遗传基础的解析将有助于我们深入了解代谢生物学过程。随着代谢组学分析技术和方法的发展与第二代测序技术的应用,植物代谢组学的研究内容不断地扩增,代谢遗传机制的研究不断深入。概述了植物代谢组学的研究内容、基因型分型、植物代谢组遗传连锁分析与植物代谢组全基因组关联分析及其应用。     

基于质谱信号的代谢物鉴定:生物信息学的机遇与挑战

液相色谱-质谱联用是目前代谢组学研究中广泛采用的分析技术。随着海量质谱数据的产生,解析质谱信号所对应的代谢物分子显得越来越重要。由于代谢物中分子成分复杂多变,其质谱信号具有特定的数据分布特点。因此,开发适应这一特点的分析软件,扩展通用标准谱图库和代谢物数据库,增加代谢物的鉴定率是当前代谢组学研究的关键任务。本文主要介绍近年来基于质谱信号的代谢物鉴定研究领域的基本思路和最新进展。     

代谢物感受与信号传递

代谢物感受及信号传递是最基本的生命活动之一。细胞在生物进化过程中产生了多种多样的机制感受内外环境中的代谢物波动,以协调细胞代谢本身以及代谢与其他生物学过程。虽然经过几十年的研究,细胞代谢网络已被清楚地解析和绘制,但人们对细胞感受代谢物波动的机制及其生理功能仍缺乏足够认识。除了经典的感受能量和氨基酸营养状态的AMPK和mTOR通路外,对于新的代谢物感受器分子以及代谢物感受机制了解甚少。根据目前对代谢物感受的认识,代谢物感受通路由感受器、信号转导蛋白和效应蛋白构成。代谢物的浓度变化可通过代谢物感受器、代谢物感受模块或代谢物分子对靶蛋白的化学修饰三种不同方式被细胞感受,并调控相应生理活动。细胞采取多种机制感受糖类、脂类、氨基酸、代谢中间体等代谢物的变化,整合细胞的营养和代谢状态,作出相应决策,协调生命活动的正常进行。代谢物感受异常是肿瘤代谢重塑的重要组成部分,因此代谢物感受也成为极具潜力的肿瘤代谢靶点。     

代谢组学技术及其在临床研究中的应用

在后基因组时代, 系统生物学研究成为人们关注的焦点。转录组学、蛋白质组学等功能基因组学研究方法可同时检测药物或其他因素影响下大量基因或蛋白质的表达变化情况, 但这些变化不能与生物学功能的变化建立直接联系。代谢组学方法则可为代谢物含量变化与生物表型变化建立直接相关性。代谢组学研究的目的是定量分析一个生物系统内所有代谢物的含量, 进行全面代谢物分析需要分析化学技术的支撑, 核磁共振和基于质谱的分析技术是代谢组学研究的两种主要技术手段。代谢组学研究可产生大量数据信息, 对这些数据进行分析离不开化学统计学的应用, 比如主成分分析、多维缩放、各种聚类分析技术以及功能差异分析等。文章综述了近年来代谢组学分析技术及数据分析技术的研究进展, 在此基础上, 对代谢组学在临床研究及临床前研究中的应用研究进展进行了综述。对疾病代谢表型图谱的研究有助于人们了解疾病发生、发展以及致死的机制; 在临床条件下, 这些代谢图谱可以作为疾病诊断、预后以及治疗的评判标准。代谢物组成的变化是毒物胁迫对机体造成的最终影响, 利用代谢组技术可以直接反映毒物对机体的影响。质谱技术、核磁共振技术的应用使得药物筛选过程可以快速完成, 并有助于实现个性化用药。此外, 利用代谢组学技术还可以进行已知酶的新活性研究, 也可以研究未知酶。