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多组学联合分析——一条通往高分文章的阳光大道

发布时间:2020-11-3 16:29:02阅读次数: 分享到:

        多组学(Multi-omics)研究是探究生物系统中多种物质之间相互作用的方法,包括基因组学、表观基因组学、转录组学、蛋白质组学、代谢组学、微生物组学等,这些物质共同影响生命系统的表型、性状等。随着高通量测序技术的发展,组学(Omics)研究不断深入,通过对各组学进行高通量测序并对数据整合研究,可以全面和系统地了解基础研究、分子育种、临床诊断和药物研发等领域中多种物质的相互关系。为网络生物学、系统生物学的研究提供重要的技术手段。


        下面就随同小编一起来看看有哪些研究吧!


        1.转录组与代谢组联合分析揭示了脱水昆虫体内脱水耐受性的关键成分

        文章题目:Combined metabolome and transcriptome analysis reveals key components of complete desiccation tolerance in an anhydrobiotic insect

        研究组学:转录组+代谢组

        发表期刊PNAS


        研究结果:摇蚊幼虫是唯一能够进行无水休眠的昆虫,本研究对摇蚊幼虫进行了全面的转录组-代谢组联合分析。结果发现摇蚊幼虫采用一种独特的代谢方式来应对脱水环境,海藻糖在幼虫体内发挥重要的作用,在补水的早期阶段除了提供能量,也通过戊糖磷酸途径恢复抗氧化能力。在脱水状态下积累的柠檬酸和一磷酸腺苷,使新陈代谢在补水后迅速恢复。代谢废物以稳定或无毒化合物的形式储存,如尿囊素、黄蒽酸或眼酸,它们也可作为抗氧化剂。转录组分析也证实了这些代谢反应与相应的酶基因表达和特殊组织有关。



图1 脱水-再水化周期中碳水化合物代谢和转录组的变化


        2.转录组与蛋白组揭示植物细菌病原体的多维基因调控

        文章题目:Multidimensional gene regulatory landscape of a bacterial pathogen in plants

        研究组学:转录组+蛋白组

        发表期刊Nature Plants


        研究结果:了解植物病原体的基因调控机制对病害控制和全球粮食安全至关重要。对宿主细菌基因调控的理解依赖于多组学数据集,然而这些数据都是缺乏的。本研究同时植物细菌病原体的转录组和蛋白质组进行联合分析,发现细菌在转录组和蛋白质组水平上受到植物免疫的影响。水杨酸介导的植物免疫可以抑制构成细菌III型分泌系统顶端成分的蛋白质的积累。本研究从分子层面揭示了植物病原菌生长基因调控的多层机制,并阐明了植物免疫在病原体侵染中发挥的作用。


图2 植物中病原菌的转录组学和蛋白质组学研究


        3.多组学揭示了沙漠绿藻应对极端光照抗性机制

        文章题目:Multi-omics reveals mechanisms of total resistance to extreme illumination of a desert alga

        研究组学:蛋白质组学、转录组学、代谢组学和脂质组学

        发表期刊Nature Plants


        研究结果:在两倍全日照的辐射下,小球藻Chlorella ohadii的表现远超我们的预期,说明目前我们对于植物光合作用机制如何运行、以及光合功能上限的了解还不够全面。比起在极端光辐射下由光损伤所导致的死亡,独特的光系统II功能特性使得小球藻能够维持高速率的光合和生长,并且伴随着组成和细胞结构的重大改变。小球藻的这种特性使得作者能够在代谢活跃的细胞中研究极端光照下的光合和生长响应。通过氧化还原蛋白质组学、转录组学、代谢组学以及脂质组学,作者研究了能够促进消耗过量的氧化还原能量、蛋白质S-谷胱甘肽化、无机碳浓度、脂质和淀粉积累以及类囊体堆积的细胞机制。小球藻具有一种随时待命的功能,可以利用突然产生的过量还原力和碳来进行生长和物质储备,而翻译后氧化还原调节在这种快速反应过程中起着至关重要的作用。小球藻的响应会经常偏离基于模型物种的预期,反映了其在沙漠沙土结皮中的生活史。通过对于整体和个例特异性的比较分析,作者揭示了有效的还原剂利用有助于小球藻在极端光照下所演化出的极端抗性。


图3 普通光照下表现极端的代谢物,脂质和转录反应集合


        菲沙基因自2015年率先引进PacBio三代测序平台,是国内首家拥有PacBio Sequel三代测序仪的高新技术企业。全长转录组测序可利用Pacbio三代测序平台进行测序,借助其超长读长优势,无需组装,直接获得全长转录本,可准确鉴定基因的可变剪接、APA、融合基因、基因家族和非编码RNA等信息。菲沙基因已与广大科研学者合作完成各种三代测序分析科研项目累积数百项,全长转录组合作文章先后发表在《BMC Genomics》、《DNA Research》、《The Plant Journal》、《BMC Plant Biology》、《Plant Physiology and Biochemistry》和《Nature Chemical Biology》等国际知名期刊,已发表的物种覆盖哺乳动物、藤本植物、菊科、十字花科和棉花等经济作物领域。菲沙拥有成熟的实验技术、强大的生信分析团队和丰富的项目经验,期待与您的合作,助您的科研快速起飞!


参考文献:

1.Alina R, et al. Combined metabolome and transcriptome analysis reveals key components of complete desiccation tolerance in an anhydrobiotic insect[J]. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2020

2.Tatsuya N, et al. Multidimensional gene regulatory landscape of a bacterial pathogen in plants[J].Nature Plants,2020

3.Haim T, et al. Multi-omics reveals mechanisms of total resistance to extreme illumination of a desert alga[J].Nature Plants,2020



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