多组学整合分析

转录组学,蛋白质组学与代谢组学结合分析

转录组学,蛋白质组学与代谢组学结合在人类疾病的应用

1. 介绍

         转录组学是一门在整体水平上研究细胞中基因转录的情况及转录调控规律的学科。从RNA水平研究基因表达的情况。转录组即一个活细胞所能转录出来的所有RNA的总和,是研究细胞表型和功能的一个重要手段。
        蛋白质组学是在组织、细胞的整体蛋白质水平上,探索蛋白质作用模式、功能机理、调节控制以及蛋白质群体内的相互关系,从而获得对疾病过程、细胞生理病理过程及调控网络的全面而深入的认识,以揭示生命活动的基本规律。
        代谢组学是是研究某一时刻细胞内所有代谢物的集合的一门学科。代谢组学主要研究的是作为各种代谢路径的底物和产物的小分子代谢物(MW<1000)。
        转录组,蛋白质组和代谢组能够分析得到在同一代谢通路中涉及到的基因,蛋白和代谢物,三者的相互结合能够更好的去揭示机体在疾病或者外界刺激后产生的生物学过程。

2. 技术路线及方法:

转录组学
(1)总RNA提取
(2)mRNA文库
(3)illumina Hiseq 测序
(4)质量控制
(5)基因表达水平分析
(6)差异表达基因分析
(7)GO/KEGG通路富集分析
(8)蛋白相互作用网路分析等

蛋白质组学
(1)蛋白提取
(2)样品及实验预判
(3)酶解消化
(4)肽段标记
(5)样本混合
(6)HPLC分离
(7)质谱分析
(8)数据分析

代谢组学
(1)样本收集(血样,尿样等)
(2)代谢物的提取
(3)上机检测(NMR,LC-MS,GC-MS)
(4)质谱下机数据预处理
(5)主程序分析(PCA)和偏最小二乘化-判别分析(PLS-DA)等
(6)差异代谢物注释,差异代谢物的通路富集分析和关联分析

3. 部分类似结果展示
前期分析分别针对各个组学进行分析
后期将三种组学通过代谢通路整合在一起

 
注:绿色字体代表下调的代谢物,红色字体代表上调的代谢物,绿色圆圈代表下调的蛋白,红色圆圈代表上调的蛋白,绿色方框代表下调的基因,红色方框代表上调的基因

4. 样本

转录组测序样本:
蛋白质提取物:浓度 > 1 μg/μL,蛋白质总量 > 300 μg
细胞样品:细胞量 > 107
组织样品:动物、微生物组织湿重 >10 mg;植物鲜嫩组织 >100 mg
体液样品:血液体积 > 500 mL

蛋白质组测序样本:
蛋白质提取物:浓度 > 1 μg/μL,蛋白质总量 > 300 μg
细胞样品:细胞量 > 107
组织样品:动物、微生物组织湿重 >10 mg;植物鲜嫩组织 >100 mg
体液样品:血液体积 > 500 mL

代谢组学样本:样本量
植物,微生物设计6-8个平行样品,模式动物设计10个左右平行样品,临床标本设计20-30例平行样品(所有样品越多越好)。
(1) 血清
样品量要求 :500 μL /sample;一定避免反复冻融。 Ø
血液收集在离心管中静置30 min进行凝固分层。然后低速离心取上清装载干净的离心管中,再高速离心5 min,取上清分装到冻存管中,每管0.5 mL,-80℃冻存寄送。
(2) 尿液
样本量要求:1 mL/例,原则上可以多取一点。 Ø
收集步骤:晨起中段尿(临床)或晨间1小时尿(动物)直接分装到离心管中,每管1mL,添加一滴(约10 μL)质量体积为1/100(w/v)的叠氮化钠,-80℃冻存寄送。

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