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如何玩转“代谢组+”多组学联合分析？

基迪奥生物 · 公众号 · · 2024-11-06 18:01

正文

代谢物处于基因调控网络和蛋白质作用网络的下游，提供生物体的终端信息。通过代谢组测序可研究生物体在受到各种内外环境扰动后所做出的最终应答。

不管是单一代谢组研究，还是基于“代谢组+”的高阶多组学联合分析，基迪奥都拥有丰富的项目经验，高分项目文章产出不断！本期为大家盘点Q3部分代谢组高分文章以供参考，基迪奥为以下文章提供代谢组、转录组+代谢组、16S/宏基因组+代谢组等产品服务，欢迎有测序意向的老师随时与我们联系。

往期项目文章：

《如何进行“单细胞转录组+代谢组”联合分析？》

《如何进行转录组+代谢组关联分析？高分法宝！》

01 代谢组研究

案例1

代谢组探究温室栽培和露天栽培樱桃的风味差异

英文题目： Insight into flavor difference of cherry ( Prunus avium L. ) grown in facility environment and outdoors through metabolomics and correlation analysis

发表期刊： Food Chem X

发表时间： 202412

影响因子： 6.5

物种样本 ：樱桃

公司产品： 广靶代谢组

DOI： 10.1016/j.fochx.2024.101802

合作单位： 山东省农业科学院

温室栽培的樱桃与露天栽培的樱桃风味特征存在显著差异，但影响风味的具体因素尚未明确。该研究对Russia 8和Tieton樱桃品种进行了广泛靶向代谢组分析、挥发性指纹图谱分析和描述性感官分析，发现露天栽培可能导致非挥发性风味物质的积累，并促使酸度、涩味、李子风味和新鲜草本香气的出现；大多数差异代谢物与涩味、李子风味和苦味显著正相关。通过相关分析和路径分析，提供了可能的风味成分和关键途径，这些因素对风味差异有贡献，推断光强度、土壤含水量、温度和湿度是影响露天和温室栽培樱桃风味特征的主要因素。

Fig1 樱桃样品中非挥发性和挥发性代谢物谱分析

案例2

代谢组研究水解单宁改善高豆粕饲料对大口黑鲈生长性能和肝脏健康的影响

英文题目： Hydrolysable tannin improves growth performance and liver health of largemouth bass ( Micropterus salmoides ) fed high soybean meal diets

发表期刊： Int J Biol Macromol

发表时间 ： 202409

影响因子： 7.7

物种样本： 鲈鱼肠道

公司产品： 非靶向代谢组

DOI： 10.1016/j.ijbiomac.2024.133773

合作单位： 华侨大学

该研究提供证据表明，在高豆粕（SBM）饲料中添加水解单宁（HT）能改善大口黑鲈（ Micropterus salmoides ）生长性能和糖脂代谢。实验中，向SBM饲料中添加不同水平的HT并喂养大口黑鲈56天，结果显示，高SBM水平导致生长性能下降，而补充HT（1.0 g/kg）能改善生长性能，并增强肝脏抗氧化和糖脂代谢。体外实验显示，HT促进肝细胞葡萄糖利用，并正向调节PI3K/Akt信号通路中的关键基因。总体而言，HT的添加增强了大口黑鲈的肝脏健康和SBM的吸收利用，可能是通过调节PI3K/Akt信号通路实现的。

Fig2 大口黑鲈的血清代谢物分析

02 转录组+代谢组关联

基于转录组的多组学分析方案，是深入挖掘分子调控网络、发表高分文章的热门选择。转录组与代谢组的联合，能够将基因表达的起始和终止联系起来，以此探究二者间的表达差异，从而深入挖掘基因表达过程中潜在的重要调控机制。

案例3

转录组+ 代谢组揭示野百合碱通过调节色氨酸代谢和corazonin受体对蜜蜂行为和生理功能造成损害

英文题目： Damage to the behavior and physiological functions of Apis mellifera (Hymenoptera: Apidae) by monocrotaline via the modulation of tryptophan metabolism and the corazonin receptor

发表期刊： Sci Total Environ

发 表时间： 202411

影响因子： 8.2

物种样本： 蜜蜂大脑组织和胸腔的血淋巴

公司产品： RNA-seq，代谢组

DOI： 10.1016/j.scitotenv.2024.175931

合作单位： 山东农业大学

野百合碱（MCT）是一种存在于猪屎豆属植物中的有毒吡咯里西啶生物碱，蜜蜂作为主要传粉者，会接触到这种有害物质。然而关于MCT对蜜蜂的影响，特别是长期暴露于亚致死浓度的风险，研究有限。该研究通过评估蜜蜂的长鼻伸展反射（PER）能力、分析蜜蜂大脑转录组和蜜蜂血淋巴代谢组，发现亚致死浓度的MCT通过影响色氨酸（Trp）代谢损害蜜蜂的嗅觉和记忆能力。此外，MCT上调了蜜蜂大脑中corazonin受体（CrzR）基因的表达，这提高了大脑中的活性氧（ROS）水平，同时降低了血淋巴中的葡萄糖水平，从而缩短了蜜蜂的寿命。作者关于MCT 对蜜蜂的多方面影响的发现，为探索其毒理学途径和在管理蜜蜂种群奠定了基础。

Fig3 亚致死浓度的MCT会影响蜜蜂的行为并改变大脑基因的转录水平

案例4

转录组+代谢组揭示肠道菌群介导小鼠慢性弓形虫感染诱导的焦虑样行为

英文题目： Gut microbiota mediates anxiety-like behaviors induced by chronic infection of Toxoplasma gondii in mice

发表期刊： Gut Microbes

发表时间： 202408

影响因子： 12.2

物种样本： 小鼠杏仁核和粪便组织

公司产品： RNA-seq，非靶向代谢组

DOI： 10.1080/19490976.2024.2391535

合作单位： 徐州医科大学

刚地弓形虫慢性感染可引起宿主的焦虑和肠道菌群失调，但肠道菌群在寄生虫引起的焦虑中的潜在作用尚不清楚。该研究结合菌群移植实验和多组学技术（转录组+代谢组），证实肠道菌群紊乱是弓形虫诱导小鼠杏仁核神经炎症和焦虑样行为的关键事件。并且发现肠道琥珀酸产生菌丰度和琥珀酸水平降低，与弓形虫所致焦虑密切相关;增加琥珀酸水平可减轻感染所致焦虑样行为。该项研究结果为理解弓形虫相关焦虑的发病机制和干预策略提供了新的见解。

Fig4 弓形虫慢性感染诱导小鼠肠道菌群失调和结肠炎症

03 16s/宏基因组+代谢组关联

微生物会通过产生的代谢物影响人类、动物或植物的正常生理、免疫、代谢过程，探讨微生物群落的组成及功能变化对宿主影响已成为多领域的热门话题。将微生物测序与代谢组关联，获得群落种类和丰度的同时获取微生物或宿主的全部代谢产物，以此探究微生物-代谢物-表型之间的逻辑关系。

案例5

宏基因组+代谢组揭示厨余有机肥对土壤氮素转化、植物病原菌毒力基因和代谢物的影响及其作用机制

英文题目： Effects and mechanisms of kitchen waste organic fertilizers application on soil nitrogen transformation, plant pathogenic virulence genes, and metabolites

发表期刊： Chemical Engineering Journal

发表时间： 202409

影响因子： 13.3

物 种样本： 发酵堆肥

公司产品： 宏基因组，非靶向代谢组

DOI： 10.1016/j.cej.2024.154125

合作单位： 集美大学

本研究通过盆栽实验探讨了厨余废弃有机肥（OF）对土壤性质、作物生长、氮素转化、植物致病毒力基因和代谢产物的影响和机制。结果显示，OF能提升小白菜中维生素C含量，并减少土壤N ₂ O排放。与无机肥（IF）相比，OF降低了 Rhodanobacter 和 Nitrobacter 的丰度，减少了N ₂ O排放。宏基因组分析发现，OF减少了植物病原菌中毒力基因的积累，而IF则通过群体感应增强了毒力基因的致病性。代谢组分析表明，OF促进了对土壤和植物生长有益的物质表达，并抑制了污染物。土壤性质在微生物群落、功能基因和物质代谢间的关系中起着关键作用，该研究证明了OF的施用有助于提升植物健康和土壤生态系统的优化，为OF在农业中的应用提供了科学依据。

Fig5 不同处理下土壤微生物群落结构

案例6

膳食纤维通过酸化拟杆菌和随后的氨解毒减轻酒精性肝损伤

如何玩转“代谢组+”多组学联合分析？

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