大咖讲座回顾 | 代谢流组学不可错过的干货

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大咖讲座回顾 | 代谢流组学不可错过的干货

中科新生命蛋白代谢多组学

2021.8.13

代谢流组学不可错过的干货

大咖讲座回顾

代谢流组学是将稳定同位素标记示踪物（通常含有 ¹³C、¹⁵N 或 ²H）引入生物系统，引起下游代谢物的天然同位素模式发生改变，在 LC-MS/M分析之后测量每种目标化合物的同位素体并使用该信息追踪代谢流从而得到不同代谢通路的活跃程度。近年来，代谢流组学的研究成果进展迅速。中科新生命8月06日举办了代谢流专题的系列讲座。

今天我们总结了讲座的部分精华内容，以问题的形式整理出来供大家参考。

稳定同位素示踪实验中，怎么设计标记底物？

（1）全碳标记底物(global tracers)最为常见, 标记信息可以全部传递到下游代谢物，如：

（2）指定碳原子被标记的底物：依据原子位移矩阵，通过丢失或保留标记信息，查看特定的代谢途径，比较代谢活性的差异。

同位素底物处理细胞的实验需要注意什么？

选择DMEM无糖培养基(-Glucose, -Pyruvate)，在最后一次细胞培养换液时，添加标记的Glucose，标记的Glucose与以前所使用的DMEM高糖培养基或低糖培养基的非标记Glucose浓度相同。文献中常见的[U-¹³C]Glucose浓度为10 mM/L，[U-¹³C]Glutamine或[U-¹³C,¹⁵N]Glutamine浓度为2 mM/L或4 mM/L。

同位素注入动物的实验怎么处理？

实验前预植入颈静脉导管和颈动脉导管，颈静脉以恒定流速(0.2 umol/g/min)注入标记底物(2 h)，尾尖或颈动脉导管取血，优点是易确定达到同位素稳态的取样时间点（2-2.5 h），缺点是标记底物用量多且装置复杂。

TeSlaa et al., Cell Metab, 2021

取样的时间点怎么选择？

当含有标记底物的培养基开始补入以后，细胞内所有代谢物的同位素标记异构体的分布逐步增加至一定程度。一般在同位素稳态后进行取样分析。（拟）稳态指的是胞内中间代谢物浓度和外部速率恒定。对于细胞和微生物来说，在对数生长期的末期可以达到代谢稳态和同位素稳态。不同途径的代谢物达到同位素稳态的时间不同，距离标记底物近的代谢物达到同位素稳态时间短，代谢物浓度低的中间代谢物达到同位素稳态时间短。达到代谢稳态后，非标记底物替换成标记底物，取样的时间点越晚越好，才能接近同位素稳态。

[U-¹³C]glucose为标记底物时不同途径代谢物达到同位素稳态的时间（细胞）