目錄
序
前言
第1章 緒論 1
1.1 代謝組學簡介 1
1.1.1 代謝組學發(fā)展的時代背景 1
1.1.2 代謝組學研究現(xiàn)狀 4
1.1.3 代謝組學與系統(tǒng)生物學 8
1.2 代謝組學的研究方法 8
1.2.1 樣品采集與制備 10
1.2.2 代謝組數(shù)據(jù)的采集 10
1.2.3 數(shù)據(jù)分析平臺 12
1.2.4 代謝組學數(shù)據(jù)庫 13
1.3 代謝組學的應用 14
1.3.1 藥物研發(fā) 14
1.3.2 疾病研究 15
1.3.3 植物代謝組學 16
1.3.4 微生物代謝組學 17
1.3.5 代謝組學與中醫(yī)藥現(xiàn)代化 17
1.4 代謝組學發(fā)展展望 18
參考文獻 22
第2章 氣相色譜-質譜技術在代謝組學中的應用 29
2.1 氣相色譜-質譜聯(lián)用技術 29
2.1.1 GC-MS的工作原理 30
2.1.2 全二維氣相色-譜飛行時間質譜聯(lián)用技術（GC×GC-TOFMS) 31
2.1.3 質譜譜圖庫 34
2.2 基于GC-MS、GC×GC-TOFMS的代謝組學技術平臺 34
2.2.1 樣品的采集與制備 34
2.2.2 數(shù)據(jù)采集 36
2.2.3 基于GC-MS、GC×GC-TOFMS技術的代謝組學數(shù)據(jù)處理 38
2.2.4 代謝物的結構鑒定 41
2.3 代謝組學應用 42
2.3.1 GC-MS在代謝組學研究中的應用 42
2.3.2 全二維氣相色譜在代謝組學研究中的應用 42
2.4 發(fā)展與展望 45
參考文獻 46
第3章 液相色譜及液相色譜-質譜聯(lián)用技術在代謝組學研究中的應用 49
3.1 液相色譜及液相色譜-質譜聯(lián)用技術 49
3.1.1 液相色譜 49
3.1.2 液相色譜-質譜聯(lián)用 50
3.1.3 基于液相色譜及液相色譜質譜聯(lián)用技術的代謝組學方法的優(yōu)勢和發(fā)展趨勢 52
3.2 用于極性小分子分析的二維液相色譜分離系統(tǒng) 55
3.3 液相色譜及液相色譜-質譜聯(lián)用技術在代謝組學研究中的應用實例 58
3.3.1 液相色譜代謝輪廓分析方法用于肝臟疾病嚴重程度的診斷 59
3.3.2 基于液相色譜質譜聯(lián)用技術的代謝組學方法用于慢性乙型肝炎的急性發(fā)作疾病研究 63
3.3.3 全二維親水作用色譜質譜聯(lián)用技術用于極性復雜樣品中結構類似組分的分離和鑒定 74
參考文獻 84
第4章 超高效液相色譜-質譜及在代謝組學中的應用 87
4.1 超高效液相色譜的理論基礎 87
4.1.1 van Deemter方程 87
4.1.2 超高效液相色譜儀器 88
4.2 超高效液相色譜與HPLC分析性能的比較 88
4.2.1 超高效液相色譜與HPLC色譜分離性能的理論比較 88
4.2.2 超高效液相色譜、HPLC與質譜聯(lián)用性能的比較 91
4.3 超高效液相色譜在代謝組學中的應用 95
4.3.1 超高效液相色譜-質譜用于代謝組學研究的優(yōu)勢 95
4.3.2 超高效液相色譜與質譜聯(lián)用用于代謝組學研究實例 97
參考文獻 103
第5章 毛細管電泳-質譜聯(lián)用技術在代謝組學研究中的應用 105
5.1 毛細管電泳-質譜聯(lián)用技術簡介 105
5.1.1 同軸液體鞘流 106
5.1.2 無鞘接口 106
5.1.3 液體連接 106
5.2 基于毛細管電泳-質譜聯(lián)用技術的代謝組學平臺 106
5.2.1 陽離子代謝物CE-MS分析方法 107
5.2.2 陰離子代謝物CE-MS分析方法 107
5.2.3 多價陰離子代謝物CE-MS分析方法 109
5.3 毛細管電泳在代謝組學中的應用研究 112
5.3.1 微生物菌株細胞提取物的代謝分析 112
5.3.2 植物細胞提取物的代謝分析 115
5.3.3 疾病診斷和生物標志物發(fā)現(xiàn) 117
5.3.5 細胞基因和蛋白質功能研究 118
參考文獻 119
第6章 核磁共振在代謝組學研究中的應用 121
6.1 核磁共振波譜分析原理 121
6.1.1 核磁共振概論 121
6.1.2 核磁共振波譜儀 123
6.1.3 核磁共振氫譜 123
6.1.4 核磁共振碳譜 125
6.1.5 31 P及15N核磁共振 126
6.2 代謝組學中的核磁共振波譜分析方法 127
6.2.1 樣品的準備 127
6.2.2 實驗數(shù)據(jù)的獲得 128
6.2.3 數(shù)據(jù)分析 132
6.3 核磁共振在代謝組學研究中的應用 133
6.3.1 在藥物毒理學評價研究中的應用 134
6.3.2 在人體代謝和動物代謝研究中的應用 135
6.3.3 在病理和生理研究中的應用 136
6.3.4 在環(huán)境監(jiān)測方面的應用 136
6.3.5 在植物化學研究中的應用 137
6.3.6 在微生物系統(tǒng)研究中的應用 137
6.4 展望 137
參考文獻 138
第7章 代謝組學研究中常用的化學計量學方法 142
7.1 數(shù)據(jù)預處理方法 143
7.1.1 原始數(shù)據(jù)矩陣的獲得 143
7.1.2 自變量篩選 144
7.1.3 數(shù)據(jù)的標度化及濾波 144
7.2 常用的模式識別方法 146
7.2.1 無監(jiān)督的模式識別方法 146
7.2.2 有監(jiān)督的模式識別方法 152
7.3 數(shù)據(jù)庫及專家系統(tǒng) 157
參考文獻 159
第8章 類脂和類脂組學 161
8.1 類脂分子的結構和功能 162
8.1.1 非極性類脂 162
8.1.2 極性類脂 163
8.1.3 類脂代謝物 166
8.2 類脂的分子生物學[19] 166
8.2.1 表面化學和界面催化 167
8.2.2 膜類脂分子是信號轉導分子的前體 167
8.2.3 類脂-蛋白質相互作用 167
8.3 類脂研究中的分析方法 168
8.3.1 類脂的提取方法 168
8.3.2 類脂的分析方法 169
8.4 ESI-MS在類脂分析中的定量方法 171
8.4.1 內標化合物的選擇 171
8.4.2 MS在定量分析類脂分子中存在的問題 172
8.4.3 ESI-MS在類脂研究中的定量方法 172
8.5 類脂組學及其應用 178
8.5.1 類脂組學 178
8.5.2 類脂組學中類脂分子識別的策略 179
8.5.3 基于質譜技術的幾種類脂組學方法 180
8.5.4 類脂組學在微生物研究中的應用 181
8.5.5 類脂組學在宿主-病原體相互作用研究中的應用 182
8.5.6 類脂組學在n-3多不飽和脂肪酸影響細胞膜微區(qū)域研究中的應用 182
8.5.7 類脂組學在疾病和藥物開發(fā)研究中的應用 183
8.5.8 類脂組學在功能研究中的應用 187
8.5.9 類脂組學在藥物濫用研究中的應用 188
8.5.10 與類脂組學相關的數(shù)據(jù)庫 189
小結 190
參考文獻 190
第9章 代謝組學在疾病分型和標志物發(fā)現(xiàn)研究中的應用 195
9.1 引言 195
9.2 代謝組學用于心血管疾病嚴重程度的診斷 197
9.3 基于修飾核苷的代謝組學用于肝臟疾病的研究 201
9.3.1 代謝物的靶標分析 202
9.3.2 順二醇類代謝物的輪廓分析 203
9.3.3 潛在標志物的尋找 205
9.4 代謝組學用于惡性腫瘤的研究 206
9.5 代謝組學在其他疾病分型和標志物發(fā)現(xiàn)研究中的應用 208
參考文獻 210
第10章 修飾核苷在癌癥診斷和隨訪中的應用 212
10.1 概論 212
10.1.1 癌癥診斷的方法概況 212
10.1.2 腫瘤標志物的概況 214
10.1.3 修飾核苷的來源及在癌癥患者中修飾核苷增高的根源 218
10.1.4 修飾核苷作腫瘤標志物的可行性 221
10.2 體液中修飾核苷的分析和數(shù)據(jù)處理 222
10.2.1 體液中修飾核苷的分析 222
10.2.2 多變量可視化數(shù)據(jù)分類的方法 226
10.3 尿中核苷在惡性腫瘤診斷、治療隨訪中的應用 239
10.3.1 尿中修飾核苷分布模式的建立 239
10.3.2 核苷作為腫瘤標志物在多種腫瘤中的應用研究 246
10.3.3 良性、惡性腫瘤尿中修飾核苷排放差異的研究 269
10.3.4 修飾核苷用于檢測手術和治療效果的評價 271
10.3.5 化療對尿中核苷排放水平的影響 273
10.3.6 尿中核苷作腫瘤標志物實際應用范例 274
參考文獻 276
第11章 代謝組學在糖尿病研究中的應用 281
11.1 基于GC的有機酸輪廓分析對2型糖尿病研究 282
11.1.1 實驗部分 282
11.1.22 型糖尿病的有機酸輪廓分析 283
小結 286
11.2 尿樣“全”指紋分析及應用于科素亞對糖尿病的療效評價 286
11.2.1 實驗部分 286
11.2.2 科素亞對糖尿病的療效 287
小結 292
11.32 型糖尿病中血漿磷脂代謝輪廓分析和標記物的識別 293
11.3.1 實驗部分 293
11.3.22 型糖尿病中血漿磷脂代謝輪廓和標志物 294
小結 303
11.4 血清中脂肪酸的靶標分析方法用于2型糖尿病患者與正常人的區(qū)分 304
11.4.1 實驗部分 304
11.4.2 結果與討論 307
小結 311
參考文獻 311
第12章 代謝組學在營養(yǎng)學研究中的應用 313
12.1 簡介 313
12.2 代謝組學全組分分析在營養(yǎng)學中的應用 314
12.2.1 代謝組學用于食物和營養(yǎng)對機體影響的評價 315
12.2.2 腸道菌群與宿主的相互作用 320
12.3 代謝輪廓分析及代謝物靶標分析在營養(yǎng)學中的應用 322
12.4 代謝組學在營養(yǎng)學研究中的應用展望 323
參考文獻 323
第13章 代謝組學與藥物研究 326
13.1 藥物開發(fā)現(xiàn)狀 326
13.3 代謝組學在動物模型評估方面的應用 330
13.4 代謝組學在藥物安全性研究中的應用 333
13.4.1 代謝組學在藥物毒性研究中的應用概況及其特點 333
13.4.2 COMET計劃介紹 336
13.5 代謝組學在中藥研發(fā)中的應用 339
13.5.1 代謝組學在中藥質量研究中的應用 340
13.5.2 代謝組學在中藥藥效研究中的應用 347
13.5.3 代謝組學在中藥安全性研究中的應用 350
參考文獻 351
第14章 代謝組學在植物研究中的應用 354
14.1 功能基因組時代的植物代謝組學 354
14.1.1 植物功能基因組學 354
14.1.2 植物代謝組學 354
14.1.3 植物代謝工程簡介 356
14.2 植物代謝組的分析 357
14.2.1 植物樣品的保存和預處理方法 357
14.2.2 植物代謝組的分析檢測 364
14.2.3 代謝組學研究的數(shù)據(jù)處理 365
14.3 植物代謝組學的應用 366
14.3.1 植物代謝指紋圖譜及輪廓分析應用實例 366
14.3.2 植物代謝分析應用實例——多維色譜/聯(lián)用技術 372
14.3.3 轉基因植物及受環(huán)境影響植物代謝分析應用實例 379
14.4 植物代謝組學的未來——主要問題與發(fā)展前景 384
參考文獻 385
第15章 代謝組學在微生物學中的應用 387
15.1 概述 388
15.2 微生物代謝組學實驗設計的基本原則 388
15.2.1 代謝組學的優(yōu)勢 388
15.2.2 實驗設計原則 389
15.2.3 分析平臺 393
15.3 代謝組學在工業(yè)微生物學中的應用 398
15.4 代謝組學在醫(yī)學微生物學中的應用 402
15.5 代謝組學在環(huán)境微生物學中的應用 406
15.6 展望 407
參考文獻 408
第16章 代謝組學在環(huán)境科學中的應用 410
16.1 簡介 410
16.2 代謝組學用于脊椎動物環(huán)境毒物暴露及其代謝的研究 411
16.2.1 環(huán)境中重金屬污染對脊椎動物的毒性作用研究 411
16.2.2 環(huán)境中有機污染物對脊椎動物的毒性作用研究
16.3 代謝組學用于無脊椎動物環(huán)境毒物暴露及其代謝的研究
16.4 環(huán)境代謝組學的發(fā)展前景
參考文獻