Wikipedia

Metabolómica

A metabolómica é o estudo sistemático das impresións químicas únicas deixadas por determinados procesos celulares e, especificamente, o estudo dos perfís dos seus metabolitos de pequenas dimensións.[1] O metaboloma representa a colección de todos os metabolitos nunha célula biolóxica, tecido, órgano ou organismo, e son o produto final de procesos celulares[2]. Por tanto, en tanto que os datos da expresión xénica e da proteómica non revelan unha historia completa do que pasa nunha célula, o perfil metabólico pode xerar unha impresión xeral (ás veces designada "foto polaroide") da fisioloxía desa célula. Un dos desafíos da Bioloxía dos Sistemas e da xenómica funcional é o de integrar a información da proteómica, transcritómica e metabolómica para que se atinxa unha imaxe máis completa dos organismos vivos.

Defínese tamén como o estudo científico dos procesos químicos que integran metabolitos.

Orixe

editar

A idea de que os fluídos biolóxicos reflicten a saúde dun individuo existe desde hai moito tempo. Médicos antigos chineses usaban formigas para a avaliación da urina de doentes para detectar se a urina contiña elevados niveis de glicosa e, consecuentemente, para detectar diabetes.[3] Na Idade Media usábanse "gráficos de urina" que reunían varias características tales como cor, sabor e cheiro e as relacionaban con varias condicións médicas que son metabólicas na súa orixe.[4]

Roger Williams introduciu a fins da década de 1940 a noción de que os individuos poden ter un "perfil metabólico" deducíbel a partir das características dos fluídos biolóxicos.[5] Williams usou cromatografía en papel para suxerir que padróns metabólicos característicos na urina e saliva podían ser asociados con doenzas tales como a esquizofrenía. Con todo, só foi a través de avances tecnolóxicos nas décadas de 1960 e 1970 que foi posíbel medir en termos cuantitativos (e non cualitativos) perfís metabólicos.[6] O termo "perfil metabólico" foi introducido por Horning en 1971 despois de que o seu equipo demostrou que a GC-MS (cromatografía gasosa acoplada a espectrometría de masas) podería ser usada para medir compostos presentes na urina e en extractos de tecido.[3][7] O grupo de Horning en conxunto cos grupos de Linus Pauling e de Arthur Robinson levou ao desenvolvemento de métodos de GC-MS para monitorizar os metabolitos presentes na urina ao longo dos anos setenta.[8]

Concorrentemente, a espectroscopía NMR (inglés para resonancia magnética nuclear), que foi descuberta nos anos 1940, tamén pasou por rápidos avances na tecnoloxía, e polos anos de 1980 era unha técnica xa suficiente sensíbel para identificar metabolitos en mostras biolóxicas non modificadas.[3][4] A metabolómica baseada en NMR foi sobre todo desenvolvida no laboratorio de Jeremy Nicholson no Birkbeck College, da Universidade de Londres, e máis tarde no Imperial College London. En 1984 Nicholson demostrou que a espectroscopía NMR de 1H encontraba potencial no dianóstico e tratamento da diabetes mellitus, e máis tarde foi pioneiro na aplicación de métodos de recoñecemento de padróns dos datos de espectroscopía NMR.[9][10]

O 23 de xaneiro de 2007, o proxecto do metaboloma humano, liderado por David Wishart, da Universidade de Alberta (Canadá), completou o primeiro esbozo do metaboloma humano. Este esbozo consistiu nunha base de datos de aproximadamente 2.500 metabolitos, 1.200 drogas e 3.500 compoñentes alimenticios.[11][12] Proxectos idénticos foron levados a cabo en varias especies de plantas, por exemplo Medicago truncatula e Arabidopsis thaliana.

Metabolitos

editar

Os metabolitos son os compostos intermedios e finais do metabolismo. Dentro do contexto da metabolómica, defínese xeralmente un metabolito como calquera molécula de peso molecular inferior a 1 kDa.[13] Existen, con todo, excepcións a esta regra, dependendo da mostra e método de detección usado. Por exemplo, macromoléculas tales como lipoproteínas e albumina son detectadas en estudos metabolómicos do plasma sanguíneo baseados en NMR.[14] En metabolómica vexetal é frecuente o uso dos termos metabolitos "primarios" e "secundarios". Un metabolito primario encóntrase directamente implicado no crecemento normal, no desenvolvemento e na reprodución. Un metabolito secundario, polo contrario, non se encontra directamente implicado neses procesos, pero pode ter unha función ecolóxica moi relevante. Como exemplos de metabolitos secundarios temos os antibióticos e os pigmentos.[15] En contraste, na metabolómica humana é máis común describir os metabolitos como endóxenos (producidos polo organismo) ou exóxenos.[16] Algúns metabolitos, tales como drogas, desígnanse xenometabolitos.[17]

O metaboloma forma unha larga rede de reaccións metabólicas, onde os produtos dunha reacción química enzimática son reaxentes para outras reaccións químicas. Tales sistemas son desginados hiperciclos.

Notas

editar
  1. ↑ Daviss, Bennett (2005). "Growing pains for metabolomics". The Scientist 19 (8): 25–28. 
  2. ↑ Jordan KW, Nordenstam J, Lauwers GY, Rothenberger DA, Alavi K, Garwood M, Cheng LL (2009). "Metabolomic characterization of human rectal adenocarcinoma with intact tissue magnetic resonance spectroscopy". Diseases of the Colon & Rectum 52 (3): 520–5. PMC 2720561. PMID 19333056. doi:10.1007/DCR.0b013e31819c9a2c. 
  3. ↑ 3,0 3,1 3,2 Van der greef and Smilde, J Chemomet, (2005) 19:376-386
  4. ↑ 4,0 4,1 Nicholson JK, Lindon JC (2008). "Systems biology: Metabonomics". Nature 455 (7216): 1054–6. PMID 18948945. doi:10.1038/4551054a. 
  5. ↑ Gates and Sweeley, Clin Chem (1978) 24(10):1663-73
  6. ↑ Preti, George. "Metabolomics comes of age?" The Scientist, 19[11]:8, June 6, 2005.
  7. ↑ Novotny et al J Chromatog B (2008) 866:26-47
  8. ↑ Griffiths, W.J. and Wang, Y. (2009) Chem Soc Rev 38:1882-96
  9. ↑ Holmes E and Antti H (2002) Analyst 127:1549-57
  10. ↑ Lenz EM and Wilson ID (2007) J Proteome Res 6(2):443-58
  11. ↑ Wishart DS, Tzur D, Knox C; et al. (2007). "HMDB: the Human Metabolome Database". Nucleic Acids Research 35 (Database issue): D521–6. PMC 1899095. PMID 17202168. doi:10.1093/nar/gkl923. 
  12. ↑ Wishart DS, Knox C, Guo AC, Eisner R, Young N, Gautam B, Hau DD, Psychogios N, Dong E, Bouatra S, Mandal R, Sinelnikov I, Xia J, Jia L, Cruz JA, Lim E, Sobsey CA, Shrivastava S, Huang P, Liu P, Fang L, Peng J, Fradette R, Cheng D, Tzur D, Clements M, Lewis A, De Souza A, Zuniga A, Dawe M, Xiong Y, Clive D, Greiner R, Nazyrova A, Shaykhutdinov R, Li L, Vogel HJ, Forsythe I (2009). "HMDB: a knowledgebase for the human metabolome". Nucleic Acids Research 37 (Database issue): D603. PMC 2686599. PMID 18953024. doi:10.1093/nar/gkn810. 
  13. ↑ Samuelsson LM, Larsson DG (2008). "Contributions from metabolomics to fish research". Mol Biosyst 4 (10): 974–9. PMID 19082135. doi:10.1039/b804196b. 
  14. ↑ Nicholson JK, Foxall PJ, Spraul M, Farrant RD, Lindon JC (1995). "750 MHz 1H and 1H-13C NMR spectroscopy of human blood plasma". Anal. Chem. 67 (5): 793–811. PMID 7762816. doi:10.1021/ac00101a004. 
  15. ↑ Bentley R (1999). "Secondary metabolite biosynthesis: the first century". Crit. Rev. Biotechnol. 19 (1): 1–40. PMID 10230052. doi:10.1080/0738-859991229189. 
  16. ↑ Nordström A, O'Maille G, Qin C, Siuzdak G (2006). "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. PMID 16689529. doi:10.1021/ac060245f. 
  17. ↑ Crockford DJ, Maher AD, Ahmadi KR; et al. (2008). "1H NMR and UPLC-MS(E) statistical heterospectroscopy: characterization of drug metabolites (xenometabolome) in epidemiological studies". Anal. Chem. 80 (18): 6835–44. PMID 18700783. doi:10.1021/ac801075m. 

Véxase tamén

editar

Outros artigos

editar

Bibliografía

editar
  • Tomita M., Nishioka T. (2005), Metabolomics: The Frontier of Systems Biology, Springer, ISBN 4-431-25121-9
  • Wolfram Weckwerth W. (2006), Metabolomics: Methods And Protocols (Methods in Molecular Biology), Humana Press, ISBN 1-58829-561-3
  • Dunn, W.B. and Ellis, D.I. (2005), Metabolomics: current analytical platforms and methodologies. Trends in Analytical Chemistry 24(4), 285-294.
  • Ellis, D.I. and Goodacre, R. (2006) Metabolic fingerprinting in disease diagnosis: biomedical applications of infrared and Raman spectroscopy. Analyst 131, 875-885. DOI:10.1039/b602376m

http://dbkgroup.org/dave_files/AnalystMetabolicFingerprinting2006.pdf

Ligazóns externas

editar
Traído desde «https://gl.wikipedia.org/w/index.php?title=Metabolómica&oldid=5814765»