متابولومیکس چیست؟ فناوری‌های تحلیلی برای متابولومیکس

فهرست مطالب نمایش

مقدمه‌ای بر متابولومیکس

متابولومیکس زمینه‌ای از تحقیقات است که بر فرآیندهای شیمیایی متابولیت ها متمرکز است. این شامل استفاده از فناوری های تحلیلی پیچیده برای شناسایی و تعیین کمیت متابولیت‌های سلولی، علاوه بر استخراج اطلاعات مرتبط است تا بتوان داده‌ها را در یک محیط عملی تفسیر و به کار برد.

متابولومیکس یکی از چندین زمینه تحقیقاتی نوظهور است که در کنار ژنومیک، ترانسکریپتومیک و پروتئومیکس به پسوند “اومیک” ختم می‌شود. تصور می‌شود که این مناطق در درک و کاربردهای زیست شناسی یک موجود زنده و تعامل آن با محیط و ساختار ژنتیکی مفید هستند.

متابولیت‌ها، متابولوم و متابولومیکس

متابولیت‌ها موادی هستند که به سلول‌ها برای برقراری ارتباط پیام‌ها و انتقال سیگنال‌ها کمک می.کنند و ممکن است بر اساس ساختار ژنتیکی و محرک‌های محیطی متفاوت باشند. آنها محصولات نهایی فرآیندهایی هستند که در یک سلول اتفاق می‌افتد. بنابراین متابولوم شامل تمام متابولیت‌های یک سلول، بافت یا ارگانیسم بیولوژیکی می‌شود.

با توجه به اهمیت متابولیت‌ها برای زندگی و عملکرد سلولی، مطالعه متابولومیکس می‌تواند بینشی در مورد وضعیت فیزیولوژیکی یک ارگانیسم، از جمله طرح ژنتیکی آن و تأثیرات محیطی فعلی ارائه دهد.

فناوری‌های تحلیلی برای متابولومیکس

انواع مختلفی از فناوری‌های تحلیلی وجود دارد که ممکن است در متابولومیکس برای به دست آوردن داده‌ها و شناسایی ویژگی‌های متابولیت‌هایی که در موجودات، بافت‌ها و مایعات مختلف وجود دارند، استفاده شوند. اینها ممکن است شامل موارد زیر باشد:

طیف سنجی جرمی
یونیزاسیون الکترون
یونیزاسیون شیمیایی فشار آمفوتر (APCI)
یونیزاسیون الکترواسپری (ESI)
الکتروفورز مویرگی
کروماتوگرافی گازی
تشدید مغناطیسی هسته‌ای (NMR)

هنگامی که این ابزارها به صورت ترکیبی استفاده می‌شوند، قادر به تجزیه و تحلیل مقدار زیادی از متابولیت‌ها به طور همزمان هستند.

با این‌حال، زمینه‌هایی برای بهبود در فناوری‌های مورداستفاده در متابولومیکس وجود دارد. یکی از چالش‌ها، تنوع عظیم در ساختار شیمیایی و کمیت متابولیت‌ها است، که تجزیه و تحلیل متابولوم را به عنوان یک موجود کامل برای هر فناوری دشوار می‌کند. در عوض، در حال حاضر ترکیبی از تکنیک‌ها در عمل برای استخراج و تجزیه و تحلیل داده‌ها استفاده می‌شود.

تجزیه و تحلیل داده‌های متابولومیکس

ابزارهای مختلف آماری و چند متغیری برای تجزیه و تحلیل داده‌ها وجود دارد که ممکن است در تجزیه و تحلیل متابولومیکس استفاده شود. اینها شامل تکنیک‌های تحلیلی می‌شوند؛ مانند:

آنالیز خوشه‌ای
نقشه‌برداری مسیر
پوشش‌های مقایسه‌ای
نقشه‌های حرارتی

با این‌حال، در حال‌حاضر در استخراج و تفسیر داده‌های متابولومیکس که می‌توانند در زمینه بیولوژیکی مورد استفاده قرار گیرند یا اعمال شوند، کشمکش‌هایی وجود دارد. فن‌آوری‌های با کارایی بالا داده‌های زیادی تولید می‌کنند که محققان اغلب غرق در کمیت اطلاعات می‌شوند و نتیجه‌گیری معنادار برایشان مشکل است. به نظر می‌رسد که برای استخراج اطلاعات مفید از مجموعه عظیمی از داده‌هایی که فناوری‌ها در دسترس قرار داده اند، ممکن است نیاز به تغییر در طرز فکر و رویکرد باشد.

متابولومیکس گذشته، حال و آینده

متابولومیکس یک رشته نسبتاً جدید است؛ با اصطلاح “متابولوم” برای اولین‌بار در سال 1998 استفاده شد. با این‌حال، پیشرفت قابل‌توجهی در زمینه متابولومیکس در دهه‌های پس از آن صورت گرفته است و به عنوان یک رویکرد ژنتیک عملکردی برای پیشبرد درک ما از زندگی مولکولی به طور محکمی تثبیت شده است.

کاربردهای متابولومیکس — کاربردهای گسترده متابولومیکس

توالی‌یابی چندین ارگانیسم به طور قابل‌توجهی پیشرفت کرده است و روش‌های مورد استفاده برای تجزیه و تحلیل محصولات سلولی از پروتئین‌ها و متابولیت‌ها پیشرفت قابل توجهی داشته است. در حال‌حاضر، ما فناوری نسبتاً کارآمدی را برای به دست آوردن اطلاعات در مورد متابولوم توسعه داده ایم.

امید است در آینده بتوان تکنیک‌های کاربردی‌تری برای تحلیل و معنا بخشیدن به داده‌ها معرفی کرد. این می‌تواند درک بیشتری از زیست‌شناسی مولکولی و نقش متابولوم در سلامت ارگانیسم داشته باشد که می‌تواند کاربردهای عملی زیادی داشته باشد.

همچنین بخوانید:

مترجم: حنانه بریمانی

منبع

از این مطلب چقدر راضی بودید؟

روی ستاره کلیک کنید تا نظرتون ثبت بشه