2020-08-26
微生物存在于人體、植物、土壤、海洋、空氣等各種環(huán)境中，和全球正在面臨的三大挑戰(zhàn)：疾病、環(huán)境、能源之間密不可分[1]。充分了解微生物是管理和利用微生物的重要前提。
隨著高通量測序技術(shù)的普及，微生物研究逐漸進(jìn)入大數(shù)據(jù)時(shí)代。在微生物群落研究中，主流存在三種研究技術(shù)，分別是微生物多樣性組成譜測序，宏基因組測序和宏轉(zhuǎn)錄組測序。大家是否有時(shí)候會(huì)陷入疑惑，我該選擇哪種技術(shù)研究我的課題呢？
現(xiàn)在小編就以精簡的語言對(duì)這三種技術(shù)做個(gè)總結(jié)：
1、想要快速得知樣本的微生物組成，優(yōu)選微生物組成譜測序；
2、追求高分辨率、精細(xì)的微生物組成及其潛在功能，優(yōu)選宏基因組測序；
3、追求高分辨率、精細(xì)的微生物組成及其活性表達(dá)的功能，優(yōu)選宏轉(zhuǎn)錄組測序。
但是，你的微生物組研究真的止步于此了嗎？
在模式生物研究中，轉(zhuǎn)錄組和蛋白組有較多的數(shù)據(jù)積累，有大量的研究表明：蛋白水平與轉(zhuǎn)錄水平的相關(guān)性很低，遠(yuǎn)超大家的想象，并且蛋白質(zhì)往往以結(jié)構(gòu)物質(zhì)、活性酶、激素、抗體等多種形式直接參與生命活動(dòng)、發(fā)揮生理功能。因此，轉(zhuǎn)錄下游的組學(xué)，尤其是蛋白組學(xué)的研究還是非常有必要的。
表1 不同生物體內(nèi)mRNA和蛋白質(zhì)相關(guān)性結(jié)果[2]
隆重介紹今天的主角——宏蛋白組學(xué)研究
宏蛋白組學(xué)（MetaProteomics）, 是指特定時(shí)刻下，環(huán)境微生物所表達(dá)的所有蛋白，蛋白水平的研究可以進(jìn)行微生物群落的一致性、活性和功能分析，能夠提供宏基因組無法獲取的信息。通過宏基因組預(yù)測得到的功能蛋白與宏蛋白組得到的真實(shí)蛋白進(jìn)行比較，可知道二者之間的相關(guān)性。下方是健康人的腸道微生物群潛在功能（宏基因組）和有效功能（宏蛋白組）之間的數(shù)據(jù)比較[3]：
圖1 top5的門、top10 的屬以及top10的KOG豐度做箱型圖
（MG數(shù)據(jù)為藍(lán)色左，MP數(shù)據(jù)為紅色）
結(jié)果表明：宏基因組和宏蛋白組的數(shù)據(jù)關(guān)于物種分類水平上比較一致，但是在功能方面MG與MP差異較大。結(jié)合后續(xù)腸道微生物群中的保守和可變特征分析、某些門的特定功能貢獻(xiàn)分析，該文章作者提倡將MP作為調(diào)查基因在健康和疾病中的功能作用的方法。
今天簡單介紹了一下宏蛋白組研究的必要性和重要性，繼續(xù)關(guān)注派森諾生物公眾號(hào)，更多宏蛋白組的應(yīng)用將繼續(xù)提供給大家。從今天開始，研究微生物群落的你和宏蛋白組“鎖了”嗎？
參考文獻(xiàn)：
[1]Zhao H, Chen W. Chemical biotechnology: microbial solutions to global change. Editorial overview. Curr Opin Biotechnol. 2008;19(6):541-543. doi:10.1016/j.copbio.2008.10.008
[2]Maier, T. , Marc Güell, & Serrano, L. . (2009). Correlation of mrna and protein in complex biological samples. Febs Letters, 583(24), 3966-3973.
[3]Tanca A, Abbondio M, Palomba A, et al. Potential and active functions in the gut microbiota of a healthy human cohort. Microbiome. 2017;5(1):79. Published 2017 Jul 14. doi:10.1186/s40168-017-0293-3
