Metabolomika

S Wikipedije, slobodne enciklopedije
Jump to navigation Jump to search

Metabolomika (grč. μεταβολή - metabolon = promjena + νόμος - nómos = pravilo, set zakona) je nauka o hemikskim proceima koji su uključeni u metaboliti. Naime, metabolomika je "sistematsko proučavanje jedinstvenih hemijskih otisaka prstiju koje specifični ćelijski procesi ostavljaju iza sebe", proučavanje malih molekula metabolitskih profila.[1]

Metabolom predstavlja kolekciju svih metabiolita u ćeliji, tkivu, organima i organizmu koji su krajnji proizvodi ćelijskih procesa.[2]

Pritom iRNK podaci o ekspresiji gena proteomske analize otkrivaju niz genskih proizvoda koji nastaju u ćeliji, podaci koji predstavljaju jedan aspekt mobilnih funkcijea. Nasuprot tome, metaboličko profiliranje može snimak dati trenutne fiziologije te ćelije. Jedan od izazova biologije sistema i funkcijske genomike je da se integriraju informacije iz analiza u oblasti proteomike, transkriptomske i metabolita za bolje razumijevanje mobilne biologije.

Metabolom[uredi | uredi izvor]

Metabolom se odnosi na komplet malih molekula metabolita (kao što su metabolički intermedijeri, hormoni i druge signalne molekula i sekundarni metaboliti) koji se mogu naći u biološkom uzorku, kao što je jedan organizam..[3][4] Riječ je skovana u analogiji sa [ [transkriptomika]] i proteomika. Kao što su transkriptoma i proteom, i metabolome je dinamičan, mijenja iz sekunde u sekundu. Iako se može definirati dovoljno lako, trenutno nije moguće analizirati čitav spektar metabolita putem jednog analitičkog metoda. Prvi baza podataka za metabolite (tzv. Metlin) za traženje m / z vrijednosti pokazatelja masene spektrometrije je razvijena u Istraživačkom institutau Scripps (The Scripps Research Institute), u 2005. U januaru 2007. godine, naučnici na University of Alberta i University of Calgary su završili prvi nacrt ljudskog metaboloma. Oni su katalogizirani oko 2500 metabolita, 1200 lijekova i 3500 komponenti hrane koje se mogu naći u ljudskom tijelu, kako je ranije navedeno u literaturi i na osnovu analize dostupnih informacija u tekućoj naučnoj literaturi, ali je spisak daleko od potpunog.[5]

Nasuprot tome, mnogo više se zna o metabolomima drugih organizama. Naprimjer, više od 50.000 metabolita je su karakterizirano iz biljnog carstva i mnogo hiljada metabolita je identificirano i / ili karakterizirano iz jedne biljke.

Svaki tip ćelije i tkiva ima jedinstveni metabolički "otisak prsta", koji može rasvijetliti informacijski specifične organe ili tkiva, dok studija biofluida može dati više generalizovane, iako manje specijalizirane informacije. Obično se korišteni biofluidi su urin i plazma, jer se oni mogu dobiti neinvazivno ili relativno neinvazivno. Lakoća prikupljanje omogućava visoku vremensku rezoluciju i zbog toga što su uvijek u aktuelnoj dinamičkoj ravnoteži sa tijelom, oni mogu opisati domaćina u cjelini.[6][7][8][9]

Metaboliti[uredi | uredi izvor]

Metaboliti su intermedijeri i proizvodi metabolizma. U kontekstu metabolomike, metabolit se obično definira kao bilo koja molekula manje od 1 kDa.[10] Međutim, postoje izuzeci od ovoga, ovisno o uzorku i metodu otkrivanja. Na primjer, makromolekule kao što su lipoproteini i albumin su pouzdano otkriveni u NMR-baziranoj metabolomskoj studiji krvne plazme.[11]

U oblasti biljne metabolomike, uobičajeno je da se ona odnosi na "primarne" i "srednje" metabolite. Primarni metabolit je direktno uključen u normalan rast, razvoj, i reprodukciju. Sekundarni metabolit nije direktno uključen u tim procesima, ali obično ima važnu ekološku funkciju. Primjeri uključuju antibiotike i pigmente.[12] Nasuprot tome, u metabolomici čovjeka, uobičaeno se opisuju endogeni (proizvedeni u domaćinu) i egzogeni metaboliti.[13] Metaboliti stranih supstanci, kao što su lijekovi, označavaju se kao ksenometaboliti.[14]

Metabolom formira široku mrežu metabolitskih reakcija, gdje je ishod enzimske hemijske reakcije input za drugu hemijsku reakciju. Takvi sistemi su opisani kao hiperciklusi.

Metabonomika[uredi | uredi izvor]

Metabonomika se definira kao "kvantitativno mjerenje dinamičkih multiparametarskih metaboličkih odgovora živih sistema na patofiziološke stimulanse ili genetičke modifikacije". Ovaj pristup je pionirski uveo Jeremy Nicholson u Imperial College London, a koristi se u toksikologiji, dijagnozi bolesti i brojnim drugim oblastima. Historijski, metabolomski pristup je bio jedan od prvih metoda za primjenu bioloških sistema za studije metabolizma.[15][16][17][18]

Bilo je nekih neslaganja oko točne razlike izmeđupojmova 'metabolomika' i 'metabonomika'. Razlika između ova dva termina se ne odnosi na izbor analitičke platforme: iako je metabonomika više povezana sa NMR spektroskopije, a metabolomika sa masenom spektrometrijom. To je samo zbog uobičajenih označavanje različitih grupa koje su popularizirale različite termine. Iako i dalje nema apsolutnog sporazuma, postoji rastući konsenzus da 'metabolomika' ima veći naglasak na metaboličko profiliranje u mobilnim ili organskim razinama i prvenstveno se bavi normalnim endogenim metabolizmima. 'Metabonomika' protežira metaboličko profiliranje koje uključuje informacije o poremećajima metabolizma koji su uzrokovani faktorima okoliša (uključujući dijetu i toksine), procese bolesti i uključivanje ekstragenomskih uticaja, kao što je crijevna mikroflora. Ovo nije trivijalna razlika; studije metabolita, po definiciji, isključuju metaboličke doprinosa vangenomskih izvora, jer su izvani sistemima koja se proučava. Međutim, u praksi, u oblasti istraživanja ljudskih bolesti, još uvijek postoji veliki stepen preklapanja u načinu na koji se koriste oba termina, a često se upotrebljavaju kao sinonimi.[19]

Također pogledajte[uredi | uredi izvor]

Reference[uredi | uredi izvor]

  1. ^ Daviss, Bennett (April 2005). "Growing pains for metabolomics". The Scientist 19 (8): 25–28. 
  2. ^ Jordan, Kate W.; Nordenstam, Johan; Lauwers, Gregory Y.; Rothenberger, David A.; Alavi, Karim; Garwood, Michael; Cheng, Leo L. (2009). "Metabolomic Characterization of Human Rectal Adenocarcinoma with Intact Tissue Magnetic Resonance Spectroscopy". Diseases of the Colon & Rectum 52 (3): 520–525. ISSN 0012-3706. doi:10.1007/DCR.0b013e31819c9a2c. 
  3. ^ Oliver SG, Winson MK, Kell DB, Baganz F (September 1998). "Systematic functional analysis of the yeast genome". Trends in Biotechnology 16 (9): 373–8. PMID 9744112. doi:10.1016/S0167-7799(98)01214-1. 
  4. ^ Griffin JL, Vidal-Puig A (June 2008). "Current challenges in metabolomics for diabetes research: a vital functional genomic tool or just a ploy for gaining funding?". Physiol. Genomics 34 (1): 1–5. PMID 18413782. doi:10.1152/physiolgenomics.00009.2008. 
  5. ^ I'Maille G. et al. (2005)ː Meet the human metabolome. Nature, 446 (7131)ː 8.
  6. ^ De Luca V, St Pierre B. "The cell and developmental biology of alkaloid biosynthesis". Trends Plant Sci. 5 (4): 168–73. 
  7. ^ {{cite journal |author=Griffin JL, Shockcor JP |title=Metabolic profiles of cancer cells |journal=Nat. Rev. Cancer |volume=4 |issue=7 |pages=551–61.
  8. ^ Holmes, E.; I.D. Wilson; J.K. Nicholson (5). "Metabolic phenotyping in health and disease". Cell 134 (5): 714–717. PMID 18775301. doi:10.1016/j.cell.2008.08.026.  Provjerite vrijednost datuma kod: |date= (pomoć)
  9. ^ Nicholson J., K., Wilson I. D. (2013)ː Understanding 'global' systems biology: metabonomics and the continuum of metabolismː http://www.nature.com/nrd/journal/v2/n8/abs/nrd1157.html.
  10. ^ Samuelsson LM, Larsson DG (October 2008). "Contributions from metabolomics to fish research". Mol Biosyst 4 (10): 974–9. PMID 19082135. doi:10.1039/b804196b. 
  11. ^ Nicholson JK, Foxall PJ, Spraul M, Farrant RD, Lindon JC (March 1995). "750 MHz 1H and 1H-13C NMR spectroscopy of human blood plasma". Anal. Chem. 67 (5): 793–811. PMID 7762816. doi:10.1021/ac00101a004. 
  12. ^ Bentley R (1999). "Secondary metabolite biosynthesis: the first century". Crit. Rev. Biotechnol. 19 (1): 1–40. PMID 10230052. doi:10.1080/0738-859991229189. 
  13. ^ Nordström A, O'Maille G, Qin C, Siuzdak G (May 2006). "Nonlinear data alignment for UPLC-MS and HPLC-MS based metabolomics: quantitative analysis of endogenous and exogenous metabolites in human serum". Anal. Chem. 78 (10): 3289–95. PMID 16689529. doi:10.1021/ac060245f. 
  14. ^ Crockford D. J., Maher A. D., Ahmadi K. R., et al. (September 2008). "1H NMR and UPLC-MS(E) statistical heterospectroscopy: characterization of drug metabolites (xenometabolome) in epidemiological studies". Anal. Chem. 80 (18): 6835–44. PMID 18700783. doi:10.1021/ac801075m. 
  15. ^ Nicholson JK (2006). "Global systems biology, personalized medicine and molecular epidemiology". Mol. Syst. Biol. 2 (1): 52. PMC 1682018. PMID 17016518. doi:10.1038/msb4100095. 
  16. ^ Nicholson JK, Lindon JC, Holmes E (November 1999). "'Metabonomics': understanding the metabolic responses of living systems to pathophysiological stimuli via multivariate statistical analysis of biological NMR spectroscopic data". Xenobiotica 29 (11): 1181–9. PMID 10598751. doi:10.1080/004982599238047. 
  17. ^ Nicholson JK, Connelly J, Lindon JC, Holmes E (February 2002). "Metabonomics: a platform for studying drug toxicity and gene function". Nat Rev Drug Discov 1 (2): 153–61. PMID 12120097. doi:10.1038/nrd728. 
  18. ^ Holmes E, Wilson ID, Nicholson JK (September 2008). "Metabolic phenotyping in health and disease". Cell 134 (5): 714–7. PMID 18775301. doi:10.1016/j.cell.2008.08.026. 
  19. ^ Robertson DG (June 2005). "Metabonomics in toxicology: a review". Toxicol. Sci. 85 (2): 809–22. PMID 15689416. doi:10.1093/toxsci/kfi102.