메타볼로믹스

Exometabolomics
액체 배양, LC–MS(A) 및 한천 플레이트, MSI(B)에 대해 설정된 모델 대사외 실험.

메타볼릭 풋프린팅으로도 알려진 '엑소메타볼로믹스'[1][2][3]는 세포외 대사물의 연구이며 대사체학의 하위 분야이다.

대사물의 프로파일링에 사용되는 동일한 분석적 접근법이 액상 크로마토그래피 질량분석(LC-MS), 핵자기공명(NMR), 가스 크로마토그래피 질량분석(GC-MS)을 포함하여 메타볼로믹스에 적용되지만, 메타볼로믹스의 분석은 특정 과제를 제공하며, 가장 일반적으로 트랜스펙트 조사에 초점을 맞추고 있다.생물학적 [3]시스템에 의한 외인성 대사물 풀의 형성.일반적으로 이러한 실험은 두 개 이상의 시점에서 대사물을 비교함으로써 수행되며, 예를 들어 사용된 배지와 비집중/조절 배지를 비교함으로써 야생형 효모의 다양한 생리학적 상태를 구별할 수 있으며 효모 돌연변이 [1]간에도 구별할 수 있다.많은 경우에, 외대사물(세포 외) 풀은 (샘플 처리 중에 종종 교란되는) 내대사물(세포 내) 풀보다 덜 역동적이고 화학적으로 정의된 매체를 사용할 수 있기 때문에, 이는 [4]대사체학의 실험적인 도전의 일부를 감소시킨다.

또한 유전자와 경로의 기능에 대한 통찰력을 얻기 위해 유전체, 전사체[5] 및 단백질체 데이터를 보완하는 도구로도 사용됩니다.또한 엑소메타볼로믹스는 유기체에 의해 소비 또는 방출되는 극성 분자를 측정하고 2차 대사물 생성을 [6][7]측정하기 위해 사용할 수 있다.

역사

세포외 대사물에 대한 연구는 과학 [8][9][10]문헌에서 널리 행해져 왔다.그러나 2000년대 [7]중반까지 크로마토그래피 분리를 개선하고 수백에서 수천 개의 화합물을 검출할 수 있게 된 최근의 진보로 인해 전지구적 메타볼라이트 프로파일링이 실현되었다.외대사물 풀의 비교 프로파일링의 생물학적 관련성을 입증한 최초의 연구는 2003년이 되어서야 제스 앨런과 [1][7]동료들에 의해 "대사물 발자국"이라는 용어가 만들어졌다.이 연구는 지역사회, 특히 미생물 [2]대사의 특성화에 많은 관심을 끌었다.외대사물 풀의 성분을 포함하는 "외대사물"의 개념은 [11]2005년까지 도입되지 않았다.

최근 질량 분석 영상의 발달로 방출된 대사물의 [12]공간적 위치 파악이 가능해졌다.미생물학 분야가 미생물 군집 구조에 점점 더 집중되면서, 두 개 이상의 [13]종 사이의 대사 상호작용에 대한 빠른 이해를 제공했습니다.최근, 엑소메타볼로믹스는 공동 배양 시스템을 [14]설계하는 데 사용되고 있다.세포외 대사물의 분석은 대사물 교환의 예측과 결정을 가능하게 하기 때문에, 외부 메타볼로믹스 분석은 군집 생태 [15]네트워크를 이해하는 데 사용될 수 있다.

분석 테크놀로지

원칙적으로 대사체학에 사용되는 모든 기술은 외부 대사체학에 사용될 수 있다.그러나 액체 크로마토그래피-질량분석(LC-MS)이 가장 널리 사용되어 [3]왔다.일반적인 대사물 측정과 마찬가지로 대사물은 정확한 질량, 유지 시간 및 MS/MS 단편화 패턴을 기준으로 식별된다.일반적으로 사용되는 크로마토그래프는 극성 대사물 [16]측정을 위한 친수성 상호작용 액체 크로마토그래피 또는 비극성 화합물,[17] 지질 및 2차 대사물 측정을 위한 역상(C18) 크로마토그래피입니다.가스 크로마토그래피-질량분석법은 당과 다른 탄수화물을 측정하고 완전한 대사 프로파일을 [18]얻기 위해 사용될 수 있다.

LC-MS는 대사물 국산화 공간 데이터를 제공하지 않기 때문에 질량분석 영상(MSI)[3]으로 보완할 수 있다.

적용들

외대사기법은 다음 분야에서 사용되어 왔다.

기능 유전체학

알려지지 않은 [19]유전자의 기능에 주석을 달기 위한 대사물 활용.

바이오 에너지

리그노셀룰로오스 원재료 연구에서.[20]

농업과 식량

식물 뿌리 외대사물의 특성 분석: 식물 뿌리 외대사물이 뿌리박테리아를 [21]촉진하는 식물 생장에 어떤 영향을 미치는지 판단한다.

효모균주의 식별을 위한 효모균주의 대사발자국은 [22]와인의 발효성능과 양성속성의 향상에 최적이다.

헬스

건강한 방광세포와 암 방광세포를 대사발자국을 [23]통해 구별한다.

발병 및 변종 [24]특성을 조기에 인식하기 위해 다른 기술과 함께 풋프린트(footprinting.

C. elegans exometabolomics로 [25]노화 연구.

세포내 원생 [26]기생충의 병원성 메커니즘을 평가하기 위한 세포외 대사물 분석.

탄소 순환 분석

지구 탄소 고정, 식물성 플랑크톤/디노플라겔산염 상호작용 및 메타볼로믹스.[27]

미생물 군집

대장균 외대사물과 C. 엘레건의 상호작용은 [28]수명에 영향을 미친다.

유제품 [13]시스템의 박테리아와 효모.

바이오메디에이션

신진대사 틈새 파티셔닝

2010년에는 시아노박테륨인 Synechoccus sp의 메타볼로믹스 분석.Baran 등의 PCC 7002는 이 광자율영양체가 다양한 외인성 [29]대사물 풀을 고갈시킬 수 있음을 밝혔다.콜로라도 고원의 사막 토양에 있는 시아노박테리아 군집 내에 존재하는 생물학적 토양 지각으로부터 동종 미생물 분리체에 대한 후속 메타볼로믹스 연구는 각 분리물이 토양에서 대사물의 13-26%만 사용하는 이러한 군집 내에 대사물 틈새 분할이 존재한다고 시사했다.

이차 대사물

항진균물질의 작용방식[31] 결정을 위한 대사발자국

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레퍼런스

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