biotechnologia


 
 

Metabolomika

  • Utworzony 16-08-2011 przez papay
  • Ostatnio uaktualnione 17-08-2011 przez papay
  • Kategorie: Biochemia
HCVMetabolomika jest nauką, która zajmuje się badaniem i analizą metabolitów w komórkach i tkankach żywych organizmów. Metabolomikę określa się czasem jako systematyczne badanie specyficznych markerów chemicznych, które powstają podczas różnych reakcji zachodzących w komórce. Metabolomika jest niezwykle trudną dziedziną nauki, gdyż będący przedmiotem analizy metabolom jest zbiorem ogromnych ilości małocząsteczkowych związków, pochodnych aminokwasów, lipidów, węglowodanów, nukleotydów, czy hormonów. Ponadto, metabolom jest dynamiczny, zmienia się bardzo szybko w krótkim okresie czasu. Mimo iż można go określić stosunkowo łatwo, nie ma jednej, uniwersalnej metody, pozwalającej na oznaczenie całej gamy metabolitów.


Metabolomika a biologia systemowa


Metabolomika wraz z proteomiką, transkryptomiką i genomiką stanowią element tzw. biologii systemowej, zajmującej się badaniem złożonych i skomplikowanych oddziaływań jakie zachodzą w systemach biologicznych. Dzięki połączeniu tych dziedzin nauki można będzie uzyskać pełniejszy obraz funkcjonowania żywych organizmów.

Pierwsza baza, tzw. METLIN, zawierająca dane na temat metabolitów, została opracowana przez naukowców The Scripps Research Institute w 2005 roku. W 2007 roku naukowcy z University of Alberta oraz University of Calgary zakończyli pierwszy projekt określenia ludzkiego metabolomu. W wyniku prac skatalogowano 2500 metabolitów, 1200 składników leków oraz 3500 składników żywności, które zidentyfikowano w ludzkim organizmie.


Czym są metabolity?


Metabolity są produktami oraz półproduktami powstałymi w procesie przemiany materii. W kontekście metabolomiki, metabolity są cząsteczkami, których masa molekularna jest nie większa niż 1 kDa, jednak ze względu na różnorodność metod analitycznych występują odstępstwa od tej zasady. U ludzi i zwierząt metabolity są związkami organicznymi i nieorganicznymi produkowanymi przez organizm. W świecie roślin rozróżnia się tzw. metabolity pierwotne oraz metabolity wtórne. Pierwsze z nich powstają w wyniku podstawowych przemian, niezbędnych do wzrostu, rozwoju oraz reprodukcji. Natomiast metabolity wtóre nie są zaangażowane bezpośrednio w te procesy, jednak pełnią ważne funkcje ekologiczne.


Zastosowanie metabolomiki


Metabolomika znalazła wiele zastosowań, m.in. w toksykologii, genomice funkcjonalnej oraz nutrigenomice. Dzięki metabolomice możliwe jest wykrywanie zmian fizjologicznych w organizmie wywołanych obecnością w żywym ustroju substancji toksycznych. Ponadto możliwe jest oznaczanie określonych metabolitów, charakterystycznych dla określonych zespołów chorobowych oraz zmian zachodzących w wątrobie i nerkach.

Ocena metabolomu jest niezwykle istotna przy badaniu toksyczności substancji, które mają być stosowane w medycynie jako leki. Zanim potencjalny lek trafi do badań klinicznych możliwe jest jego gruntowne przebadanie pod kątem toksyczności dla żywego organizmu, dzięki czemu na stosunkowo wczesnym etapie eliminowane są niebezpieczne dla zdrowia i życia substancje.

Zastosowanie osiągnięć metabolomiki w genomice funkcjonalnej związane jest m.in. z oznaczaniem metabolomu po manipulacjach genetycznych, takich jak np. wyłączenie genu lub wstawieniu nowego do genomu gospodarza. W wyniku manipulacji genetycznych dochodzi do różnych zmian w metabolizmie komórkowym, dlatego metabolomika jest istotnym narzędziem przy ocenie zmian zachodzących w organizmach genetycznie zmodyfikowanych (GMO).


Metabolomika i nutrigenomika


Nutrigenomika jest pojęciem stosunkowo szerokim, w obrębie którego znajdują się osiągnięcia metabolomiki, genomiki, transkryptomiki, proteomiki oraz zagadnień związanych z żywieniem człowieka. Dzięki metabolomice możliwe jest śledzenie zmian metabolizmu człowieka wywołanych różnymi czynnikami. Stosowanie zróżnicowanej diety, leków, czy ekspozycja na różnego rodzaju czynniki stresowe, powodują duże zmiany w organizmie żywym. Dzięki metabolomice możemy poznać tzw. „punkt końcowy” lub „biologiczny odcisk palca”, który pozwoli na ocenę równowagi między różnymi czynnikami wpływającymi na indywidualny metabolizm człowieka.

Metabolomika zyskała zainteresowanie również w hodowli roślin i ocenie jakości upraw. Osiągnięcia metabolomiki wykorzystywane są również do oceny bezpieczeństwa żywności, w diagnostyce medycznej do oceny stanu choroby. Metabolomika wspomaga badania ukierunkowane na odkrywanie nowych biomarkerów jak również może być użyteczna przy prowadzeniu różnego rodzaju badań genetycznych.


Techniki analityczne wykorzystywane w metabolomice


W metabolomice stosowane są metody umożliwiające separację (rozdział) związków oraz metody pozwalające na ich identyfikację.

Metody rozdzielcze wykorzystywane w metabolomice to m.in.:

- Chromatografia gazowa ze spektrometrią mas (GC-MS);
- Wysokosprawna chromatografia cieczowa (HPLC);
- Ultrasprawna chromatografia cieczowa;
- Elektroforeza kapilarna.

Wśród metod wykorzystywanych do detekcji wyróżnić należy:

- Spektrometrię mas - ze względu na wysoką czułość używana jest do ilościowej identyfikacji metabolitów;
- Spektrometrię mas z transformacją Fouriera;
- Spektroskopię NMR (Spektroskopia Magnetycznego Rezonansu Jądrowego);
- Spektroskopię Ramana.


Sylwia Michalczyk

Źródła:
Nicholson J.K. , Lindon J.C., 2008, Metabonomics;
Smith C.A., I'Maille G., Want E.J., Qin C., Trauger S.A., Brandon T.R., Custodio D.E., Abagyan R., Siuzdak G., 2005. "METLIN: a metabolite mass spectral database". Ther Drug Monit 27 (6): 747-51;
Wishart D.S., Tzur D., Knox C., et al., 2007. "HMDB: the Human Metabolome Database". Nucleic Acids Research 35 (Database issue): D521-6.
Human Metabolome Database

Komentarze

Widok Uszereguj
Tylko zarejestrowani mogą dodawać komentarze. Zarejestruj się/Zaloguj

Podręcznik biotechnologii

Kto jest online

48 gości oraz 0 użytkowników online.

Jesteś niezarejestrowanym lub niezalogowanym użytkownikiem.


 
 
 
Partnerzy:

laboratoria.net Nauka w Polsce Academio Fundacja NanoNet BioCen - BioCentrum Edukacji Naukowej Notatek.pl cebioforum.com materialyinzynierskie.pl Wspieram.to - POLSKI KICKSTARTER - Polska platforma finansowania społecznoœciowego.Tu zrealizujš się Twoje pomysły. VitaInSilica Portal popularnonaukowy matura.biomist.pl

Portal: Redakcja . Współpraca . Kontakt . Polecamy



Wszystkie prawa zastrzeżone 2006-2016 e-biotechnologia.pl
stat4u