- 基因组反映什么可以发生,转录组反映事件即将发生,蛋白组反映什么正在发生,代谢组反映事件已经发生。从转录组到蛋白组再到代谢组,从核酸,蛋白质和内源性小分子三个层面系统反映生命体的状态,通过不同的处理样品间的比较,系统阐述拟解决的科学问题。
基于多组学分析,系统准确地诠释生命体的状态,成就高分文章。
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案例一 多组学联合分析揭示自噬对玉米代谢的调控作用(Nature Plants,IF = 13.256)
玉米的自噬是由一系列ATG相关蛋白共同参与完成的。ATG8是一个泛素蛋白,在ATG12-ATG5-ATG16的作用下,与PE结合形成ATG8-PE复合体,该复合体在自噬过程中都起着重要作用。
表型:
缺氮条件下,自噬系统突变的植株叶片变黄明显,生长缓慢,叶绿素累积少,叶片衰老快。
代谢组:
脂类、次生代谢物、芳香族氨基酸均发生显著变化。
转录组和蛋白组:
苯基丙酮和氨基酸代谢过程在转录和蛋白水平上显著上调,同时脂肪酸和蛋白质分解代谢等相关蛋白也发生明显改变。
关联分析:
自噬系统从多个生理系统维度,如脂代谢、蛋白分解等协助植物抗逆应激。
案例二 血浆多组学揭示精神分裂症炎症失调和加速衰老的分子特征(Molecular Psychiatry,IF =15.992)
精神分裂症是一种主要的精神疾病,会导致精神衰弱,精神分裂症患者会因一系列与衰老相关的疾病而缩短15-20年的寿命。但尚未全面地对精神分裂症人群就与衰老相关的潜在生物学因素进行研究。
该研究通过对54名精神分裂症患者(SZ)和51名年龄相当的非精神对照的血浆的蛋白组学和代谢组学研究,发现了循环血浆中与疾病相关的代谢紊乱和炎症相关的特征分子变化。
蛋白质组学:
网络分析发现与代谢相关的蛋白质高度相互联系,包括载脂蛋白和胰岛素样生长因子结合蛋白(IGFBP)。
翻译后修饰蛋白质组学:
在SZ中N-糖基化修饰上调,结果与先前的报道一致:糖基化蛋白在心血管疾病中升高。
非靶向代谢组学:
精神分裂症患者中发生改变的代谢物大多为脂质,表明精神分裂症与血浆中脂质的功能失调有关。
最后基于SZ和对照组的年龄分组情况,结合机器学习策略识别年龄相关疾病风险的分子决定因素。
参考文献
1. Fionn M, et al., Maize multi-omics reveal roles for autophagic recycling in proteome remodelling and lipid turnover. Nature Plants, 2018.
2. Campeau A, et al., Multi-omics of human plasma reveals molecular features of dysregulated inflammation and accelerated aging in schizophrenia. Molecular Psychiatry. 2021.
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