Մետաբոլոմիկա

Վիքիպեդիայից՝ ազատ հանրագիտարանից
Jump to navigation Jump to search

Մետաբոլոմիկա, գիտություն, որն ուսումնասիրում է քիմիական գործընթացները, որոնցում ընդգրկված են մետաբոլիտներ:Մասնավորապես, մետաբոլոմիկան "սպեցիֆիկ բջջային պրոցեսների արդյունքում մնացած  յուրահատուկ մատնահետքերի համակարգված ուսումնասիրությունն է", դրանց փոքր մոլեկուլներով ներկայացված մետաբոլիտային պրոֆիլների ուսումնասիրությունը.[1] Մետաբոլոմը  բջջի, օրգանի կամ օրգանիզմի բոլոր մետաբոլիտների համախումբն է, որոնք բջջային գործընթացների վերջնական արգասիքներն են.[2] իռնթ-ի գենային էքսպրեսիայի տվյալները և պրոտեոմիկ վերլուծությունները բացահայտում են գեների արգասիքների մի մասը, որոնք արտադրվել են բջջի կողմից՝տվյալներ, որոնք ներկայացնում են բջջային գործառույթների միայն մի մասը:Ի հակադրություն դրա, մետաբոլոմիկ պրոֆիլավորումը տալիս է տվյալ բջջի ֆիզիոլոգիայի ակնթարթային պատկերը: Համակարգային կենսաբանության  և ֆունկցիոնալ գենոմիկայի մարտահրավերներից մեկը պրոտեոմիկ, տրանսկրիպտոմիկ և մետաբոլոմիկ տեղեկատվության ինտեգրումն է՝բջջային կենսաբանությունը ավելի լավ հասկանալու համար: 

Պատմություն[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

[3] Այն պատկերացումը,որ կենսաբանական հեղուկները արտացոլում են անձի առողջությունը, գոյություն է ունեցել երկար ժամանակ:Հին չինացի բժիշկները օգտագործել են մրջյուններին, որպեսզի ուսումնասիրեն հիվանդի մեզը,որոշելով արդյոք գլյուկոզի քանակությունը բարձր է և դրանով հայտնաբերել շաքարախտը:Միջնադարում "Մեզի գրաֆիկները" օգտագործվել են մեզի գույնը, համը և հոտը տարբեր առողջական վիճակների հետ կապելու համար,որոնք իրենց ծագումով մետաբոլիկ են:  [4]

Այն գաղափարը, որ անհատը կարող է ունենալ "մետաբոլիկ պրոֆիլ" , որը կարող է արտացոլվել նրա կենսաբանական հեղուկներում առաջին անգամ առաջ է քաշվել Ռոջեր Ուիլիամսի կողմից ուշ 1940-ականներին [5] ով օգտագործել է թղթային քրոմատոգրաֆիան, որպեսզի առաջարկի մեզում և թքում առանձնահատուկ մետաբոլիկ  բնութագծերի կապը հիվանդությունների հե, ինչպես օրինակ շիզոֆրենիան: Սակայն միայն 1960-1970-ականների տեխնիկական առաջընթացի շնորհիվ հնարավոր եղավ քանակապես (ի հակադրություն որակականի) որոշել մետաբոլիկ պրոֆիլները[6]։ "Մետաբոլիկ պրոֆիլ" տերմինը առաջարկվել է Հորնինգ և ուրիշների կողմից (Horning, et al.) 1971 թվականին, երբ նրանք ցույց տվեցին, որ գազային քրոմատոգրաֆիա-մասս սպեկտրոմետրիան կարող է օգտագործվել մարդու մեզում և հյուսվածքային մզվածքներում առկա միացությունները որոշելու նպատակով[7]։ Հորնինգի խումբը Լինուս Պոլինգի և Արթուր Բ. Ռոբինզոնի խմբերի հետ տարան գազ-քրոմատոգրաֆիա-մասս սպեկտրոմետրիկ մեթոդների մշակմանը մեզում առկա մետաբոլիտների մոնիթորինգի համար 1970-ականների ընթացքում: [8]

Ներկայումս ՄՄՌ սպեկտրոսկոպիան, որը հայտնաբերվել է 1940ականներին, նույնպես զարգանում է: 1974թ.-ին Սիլի-ի խումբը ցույց տվեց ՄՄՌ-ի կիրառման հնարավորությունը չփոփոխված կենսաբանական նմուշներում մետաբոլիտների որոշման համար[9]։ Առաջին հետազոտությունը մկանի վրա ցույց տվեց ՄՄՌ-ի արժեքը այն առումով, որ ցույց տվեց բջջային ԱԵՖ-ի 90%-ը կապված է մագնեզիումի հետ:Քանի որ զգայունությունը բարելավվել է, ՄՄՌն շարունակում է մնալ առաջատար անալիտիկ մեթոդ մետաբոլիզմը ուսումնասիրելու համար:Կաղապար:When

Մետաբոլոմ[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

Մետաբոլոմը փոքր-մոլեկուլային մետաբոլիտների ամբողջական հավաքակազմն է (մետաբոլիկ միջանկյալ միացություններ, հորմոններ և այլ ազդանշանային միացություններ, երկրորդային մետաբոլիտներ), որոնք հայտնաբերվում են կենսաբանական նմուշում: [10][11] Տերմինը որոշվել է որպես անալոգ տրանսկրիպտմիկայի և պրոտեոմիկայի: Ինչպես տրանսկրպտոմը և պրոտեոմը , մետաբոլոմը դինամիկ է և փոփոխվում է վայրկյանից վայրկյան:Թեև մետաբոլոմի սահմանումը հստակ է, ներկայումս հնարավոր չէ որոշել մետաբոլիտների ամբողջ համախումբը մեկ անալիտիկ մեթոդով:Մետաբոլիտների առաջին տվյալների բազան (կոչվում է METLIN) , որտեղ կարելի է գտնել մասս սպեկտրոմետրիայից ստացված m/z արծեքները հիմնվել է գիտնականների կողմից The Scripps Research Institute-ում in 2005. 2007 թ.-ի հունվարին Ալբերտա և Կալգարի համալսարանի գիտնականները ավարտեին մարդու մետաբոլոմի առաջին սևագիր տարբերակը: Նրանք գրանցել էին մոտ 2500 մետաբոլիտ, 1200 դեղ և 3500 սննդային բաղադրամաս , որոնք կարող են հայտնաբերվել մարդու մոտ: Այս ինֆորմացիան, որը հասանելի է Human Metabolome Database (www.hmdb.ca) կայքում և հիմնված է ժամանակակից գիտական գրականության վերլուծության վրա հեռու է ամբողջական լինելուց[12]։ Ի հակադրություն, շատ բան է հայտնի այլ օրգանիզմնրի մետաբոլոմի մասին: Օրինակ, մոտ 50000 մետաբոլիտ արդեն նկարագրված է բույսերի թագավորության համար և շատ հազարավոր մետաբոլիտներ հայտնաբերված/ նկարագրված են առանձին բույսերի համար[13][14]։

Մետաբոլիտներ[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

Մետաբոլիտները նյութափոխանակության միջանկյալ կամ վերջնական արգասիքներն են: Մետաբոլոմիկայի համատեքստում, մետաբոլիտը սովորաբար սահմանվում է որպես ցանկացած մոլեկուլ, որը 1կԴա-ից փոքր է[15]։ Սակայն կան բացառություններ՝ կախված նմուշից և որոշման մեթոդից: Օրինակ, այնպիսի մոլեկուլներ , ինչպիսին են լիպոպրոտեինները և ալբումինը որոշվել են արյան պլազմայում ՄՄՌ մեթոդով[16]։ Բույսերի մետաբոլոմիկայում ընդունված է նշել առաջնային և երկրորդային մետաբոլիտներ: Առաջնային մետաբոլիտը ուղղակիորեն ներգրավված է նորմալ աճի , զարգացման և բազմացման մեջ: Երկրորդային մետաբոլիտը ուղղակիորեն ներգրավված չէ նշված պրոցեսներում, բայց ունեն կարևոր էկոլոգիական նշանակություն:Օրինակները ներառում են հակաբիոտիկները և գունակները[17]։ Ի հակադրություն նշվածի, մարդու մետաբոլոմիկայում ընդունված է մետաբոլիտները բնութագրել որպես էնդոգեն (տիրոջ օրգանիզմում սինթեզված) կամ էկզոգեն: [18] Այլ նյութերից առաջացած մետաբոլիտները կոչվում են քսենոմետաբոլիտներ[19]։

Հղումներ[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

  1. Daviss Bennett (April 2005)։ «Growing pains for metabolomics»։ The Scientist 19 (8): 25–28 
  2. Jordan Kate W., Nordenstam Johan, Lauwers Gregory Y., Rothenberger David A., Alavi Karim, Garwood Michael, Cheng Leo L. (2009)։ «Metabolomic Characterization of Human Rectal Adenocarcinoma with Intact Tissue Magnetic Resonance Spectroscopy»։ Diseases of the Colon & Rectum 52 (3): 520–525։ ISSN 0012-3706։ PMC 2720561։ PMID 19333056։ doi:10.1007/DCR.0b013e31819c9a2c 
  3. Van der greef and Smilde, J Chemomet, (2005) 19:376-386
  4. «Systems biology: Metabonomics»։ Nature 455 (7216): 1054–6։ October 2008։ Bibcode:2008Natur.455.1054N։ PMID 18948945։ doi:10.1038/4551054a 
  5. Gates Sweeley, Sweeley CC (1978)։ «Quantitative metabolic profiling based on gas chromatography»։ Clin Chem 24 (10): 1663–73։ PMID 359193 
  6. Preti, George. "Metabolomics comes of age?" The Scientist, 19[11]:8, June 6, 2005.
  7. Novotny, Soini Helena A., Mechref Yehia (2008)։ «Biochemical individuality reflected in chromatographic, electrophoretic and mass-spectrometric profiles»։ J Chromatog B 866: 26–47։ doi:10.1016/j.jchromb.2007.10.007 
  8. Griffiths W.J., Wang Y. (2009)։ «Mass spectrometry: From proteomics to metabolomics and lipidomics»։ Chem Soc Rev 38 (7): 1882–96։ PMID 19551169։ doi:10.1039/b618553n 
  9. «Observation of tissue metabolites using 31P nuclear magnetic resonance»։ Nature 252 (5481): 285–7։ November 1974։ Bibcode:1974Natur.252..285H։ PMID 4431445։ doi:10.1038/252285a0 
  10. «Systematic functional analysis of the yeast genome»։ Trends in Biotechnology 16 (9): 373–8։ September 1998։ PMID 9744112։ doi:10.1016/S0167-7799(98)01214-1 
  11. «Current challenges in metabolomics for diabetes research: a vital functional genomic tool or just a ploy for gaining funding?»։ Physiol. Genomics 34 (1): 1–5։ June 2008։ PMID 18413782։ doi:10.1152/physiolgenomics.00009.2008 
  12. Pearson H (March 2007)։ «Meet the human metabolome»։ Nature 446 (7131): 8։ Bibcode:2007Natur.446....8P։ PMID 17330009։ doi:10.1038/446008a 
  13. «The cell and developmental biology of alkaloid biosynthesis»։ Trends Plant Sci. 5 (4): 168–73։ April 2000։ PMID 10740298։ doi:10.1016/S1360-1385(00)01575-2 
  14. «Metabolic profiles of cancer cells»։ Nat. Rev. Cancer 4 (7): 551–61։ July 2004։ PMID 15229480։ doi:10.1038/nrc1390 
  15. «Contributions from metabolomics to fish research»։ Mol Biosyst 4 (10): 974–9։ October 2008։ PMID 19082135։ doi:10.1039/b804196b 
  16. «750 MHz 1H and 1H-13C NMR spectroscopy of human blood plasma»։ Anal. Chem. 67 (5): 793–811։ March 1995։ PMID 7762816։ doi:10.1021/ac00101a004 
  17. Bentley R (1999)։ «Secondary metabolite biosynthesis: the first century»։ Crit. Rev. Biotechnol. 19 (1): 1–40։ PMID 10230052։ doi:10.1080/0738-859991229189 
  18. «Nonlinear data alignment for UPLC-MS and HPLC-MS based metabolomics: quantitative analysis of endogenous and exogenous metabolites in human serum»։ Anal. Chem. 78 (10): 3289–95։ May 2006։ PMID 16689529։ doi:10.1021/ac060245f 
  19. «1H NMR and UPLC-MS(E) statistical heterospectroscopy: characterization of drug metabolites (xenometabolome) in epidemiological studies»։ Anal. Chem. 80 (18): 6835–44։ September 2008։ PMID 18700783։ doi:10.1021/ac801075m