多组学整合分析

蛋白质组学与代谢组学结合分析

蛋白质组学与代谢组学结合在人类疾病的应用

1. 介绍

        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)。

        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蛋白和代谢物,两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:

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
蛋白质组学测序部分类似结果
a) 测序数据的预处理及计算差异表达蛋白:
b) 功能富集分析:
对差异表达蛋白进行 GO (上)、pathway  富集分析 (下)

 
 

c) 聚类分析(图4)

 

代谢组学部分类似结果
a) 主成分分析PCA (Principal Component Analysis)

 

 
b) 差异代谢物的功能注释

 

c) Heatmap图

 

蛋白质组学和代谢组学关联分析-代谢通路整合

 
注:红色字体表示上调的蛋白或者代谢物,蓝色字体代表下调的蛋白或代谢物

 
4. 样本

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:
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Ø
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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