Программное обеспечение, обеспечивающее хранение, интеграцию и математический анализ метаболомных профилей

Статистические методы обработки информации по метаболическим составам.

Метаболомика – постгеномная технология, которая изучает низкомолекулярные метаболические профили, являющиеся конечными продуктами обмена веществ в клетке, ткани, органе или организме. Целью метаболомного анализа является идентификация и количественное измерение метаболитов биологического объекта, которые появляются под воздействием различных условий или факторов. С использованием биохимической информации, полученной по данным анализа метаболитов, получают функциональные конечные результаты, связанные с физиологическими и патофизиологическими процессами, на которые оказывают влияние генетическая предрасположенность и факторы окружающей среды, такие как питание, физические упражнения или лечение.

ОБЫЧНЫЕ СПОСОБЫ СТАТИСТИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ

Базы данных по метаболомике

Информация о биохимических путях и метаболитах имеется в базе данных KEGG (http://www.genome.jp/kegg/) и в базе данных BioCyc (http://biocyc.org/). Это общие базы данных, позволяющие визуализировать метаболические пути, их взаимосвязь, ферменты, катализирующие реакции, и подробную информацию о каждом элементе метаболического пути, включая точную массу метаболита и его структуру. Существуют более узконаправленные базы данных, например, базы данных для анализа липидома: LipidMaps (http://www.lipidmaps.org/data/index.html), SphinGOMAP (http://sphingomap.org/), и Lipid Bank (http://lipidbank.jp/index00.shtml), которые содержат структурную и номенклатурную информацию о липидах, а также стандартные аналитические протоколы. Общая информация о физико-химических свойствах метаболитов может быть получена путем поиска в общих химических базах данных, таких как PubChem или CAS. Поиск по общим базам данных может быть также полезен для определения химической структуры неизвестных соединений. Например, поиск в базе Merck Index используется для выявления неизвестных загрязнителей воды. Метаболомная база данных Гольма (GMD, http://csbdb.mpimpgolm.mpg.de/csbdb/gmd/gmd.html) содержит общедоступные масс-спектры, индексы удержания метаболитов (MSRI) и ГХ - МС метаболические профили образцов растений. База данных METLIN (http://metlin.scripps.edu/) содержит данные о метаболитах и ссылки на общие химические базы данных, МС/МС спектры, полученные в различных условиях ионизации и ЖХ-МС профили метаболитов в образцах плазмы и мочи человека. На сегодняшний день существующие метаболические базы данных направлены, в первую очередь, на структурную идентификацию метаболитов в различных биологических образцах. Ожидаемым направлением развития в метаболомике является разработка баз данных, содержащих количественные данные о содержании веществ в организмах. Примером этого типа баз данных является база данных человеческих метаболитов HMDB (http://www.hmdb.ca), которая содержит данные о более чем 41500 метаболитах и 440 метаболических путях человека и объединяет в себе информацию, содержащуюся в базах данных KEGG, PubChem, MetaCyc, ChEBI, PDB, UniPro, и GenBank. Главная особенность этой базы данных состоит в том, что она содержит информацию о количественном содержании метаболитов в биологических жидкостях в нормальном или патологическом состоянии организма человека.

+

С целью полной идентификации и количественного измерения всех метаболитов человеческого организма в 2004 году был инициирован международный проект – Human Metabolome Project (HMP) (http://www.hmdb.ca). Метаболом человека по своему фунда­ментальному значению подобен геному человека — совокупности всех его генов, или протеому — совокупности всех его про­теинов. Это своего рода химический аналог генома. И если геном представляет програм­му жизни, то метаболом — ее ингредиенты. Изучение метаболома человека проводится по трем видам биологических жидкостей — сыворотки крови, мочи и спинномозговой жидкости. Ученые из Университета Альберты (University of Alberta) в Эдмонтоне каталогизировали и охарактеризовали 2 500 метаболитов, 1 200 лекарственных препара­тов и 3 500 пищевых компонентов, обнаруженных в человеческом организме, и опубликовали эту работу в авторитетном журнале Nucleic Acids Research. Авторы убеждены в том, что эти результаты знаменуют собой начало новой эры диагно­стики и обнаружения болезней. По их мне­нию, метаболомный проект окажет на меди­цину более существенное влияние, чем проект «Геном человека», поскольку метаболомы в качестве индикаторов здоровья и протекающих в организме физиологических процессов намного чувствительнее. В результате реализации этого проекта были идентифицированы и количественно определены тысячи метаболитов в различных биологических жидкостях организма, которые были размещены в публичной базе данных Human Metabolome Database (HMDB) (Wishart et al., 2009; Wishart et al., 2007). На сегодняшний день база содержит сведения почти о 8 тыс. метаболитах, представленных в организме человека в широком диапазоне концентраций (от менее чем 10-9 М, до более чем 10-6 М) (http://www.hmdb.ca).

Дата добавления: 2017-01-14