メタボロミクス研究
メタボロミクスとは、細胞、体液、組織、または有機体内の代謝物、すなわち小分子基質、中間代謝物、および代謝産物を対象とした包括的な研究のことです。細胞プロセスの後には、これらの独特な化学的フィンガープリントが残されます。メタボロミクス研究により、生体系の生化学反応の概要や、疾患、栄養、治療、または遺伝子修飾が生命体に及ぼす生理学的影響が明らかになります。
メタボロミクスの用途
メタボロミクスにはさまざまな用途があり、疾患バイオマーカーを特定したり、各個人に対する医薬品の毒性が評価したりすることで、医薬品研究に大きな威力を発揮します。機能ゲノミクスにおいて、メタボロミクスはゲノム、トランスクリプトーム、プロテオーム、メタボロームの間の相互作用を調べることにより、遺伝子機能の予測に重要な役割を果たします。微生物マイニングでは、メタボロームの視点に立った洞察を加えることで微生物株をさらに最適化できるという利点があります。一方、植物メタボロミクスでは、植物代謝物を調べることで農業バイオテクノロジーを前進させることができます。環境研究では、汚染物質の影響を検証し、バイオ燃料生産を最適化するためにメタボロミクスが取り入れられています。栄養研究では、栄養レベルの評価や食品安全性の保証にメタボロミクスが利用されています。
マルチオミクスワークフロー
代謝物とメタボロームを理解する
メタボローム経路と解析技術
メタボローム経路は、代謝物、酵素、分離ツール、ならびに代謝物分析および標識を用いて調査されます。最も広く用いられている2つの代謝プロファイリング技術は、標的および非標的メタボローム解析です。標的解析では既知の特定代謝物の定量ができ、非標的解析は既知および未知の代謝物の両方について代謝プロファイルの全体像を得ることができます。代謝フィンガープリンティングは、個々の代謝物を同定するのではなく、代謝物全体の解析を迅速に行うためのものです。
メタボロミクスワークフローと解析方法
メタボロミクスワークフローでは、サンプル調製、標準化、校正、分離方法、代謝物の検出、およびデータ解析を統合したアプローチを必要とします。サンプルの種類としては、血漿、尿、唾液、組織、および細胞などがよく用いられます。ガスクロマトグラフィー（GC）、高速液体クロマトグラフィー（HPLC）、またはキャピラリー電気泳動（CE）などの分離方法に、質量分析（MS）などの検出方法を組み合わせて用います。代謝物検出に汎用される分析技術は、MS、核磁気共鳴画像法（NMR）、フーリエ変換赤外光（FT-IR）分光分析、およびラマン分光分析などです。メタボロミクスデータ解析には、化合物を厳密に同定・定量し、正確にデータを解釈するための高度なツールやソフトウェアが必要です。
関連資料
- Biosynthesis of cholesterol generally takes place in the endoplasmic reticulum of hepatic cells and begins with acetyl- CoA, which is mainly derived from an oxidation reaction in the mitochondria. Acetyl-CoA and acetoacetyl-CoA are converted to 3-hydroxy- 3-methylglutaryl-CoA (HMG-CoA) by HMG-CoA synthase.
- パパインはペプチダーゼC1ファミリーに属するシステインプロテアーゼです。パパインは1本のポリペプチド鎖と3つのジスルフィド架橋および酵素活性に必要なスルフヒドリル基から成ります。
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- モノアミンオキシダーゼA（MAO）またはカテコール-O-メチルトランスフェラーゼ（COMT）は、カテコールアミン異化作用の最初のステップを触媒することができます。MAO反応で生成される潜在的に毒性のあるアルデヒド中間体（ドーパミンでは3,4-ジヒドロキシフェニルアセトアルデヒド、ノルエピネフリンでは3,4-ジヒドロキシフェニルグリコールアルデヒド）は、細胞質のアルデヒドレダクターゼやアルドースレダクターゼによって急速に還元されてアルコールになるか、ミトコンドリアのアルデヒドデヒドロゲナーゼによって酸化されて酸になります。
- ドーパミンβ-ヒドロキシラーゼは、ノルエピネフリンニューロンのアミン貯蔵小胞内に存在しています。ドーパミンは能動的に細胞質から小胞に運ばれます。この酵素は銅含有タンパク質であるため、その活性は、ジエチルジチオカルバミン酸やFLA-63のような銅キレート剤によって抑制される可能性があります。この酵素を抑制すると、組織内のノルエピネフリン濃度は効果的に減少します。
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