蛋白 “肠” 识 | 开启宏蛋白新篇

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什么是肠道菌群?

“微生物群”的起源可以追溯到1900年初,大量微生物共存于人体的各个部位(肠道、皮肤、肺、口腔等)。因此,人体微生物群,也被称为“隐藏的器官”,其贡献的遗传信息是整个人类基因组的150倍以上[1]

分散在人体各器官的微生物群[1]

肠道是维持人类健康的中流砥柱般的器官。它非常积极地向人体各器官发送肠道的“情绪”,并接受来自人体各器官部门的即时信息,其中,肠道菌群(gut microbiota)就发挥了极其重要的作用。

肠道菌群是肠道里面微生物的统称,这一群体是人体中最大、最复杂的微生物群落。肠道内寄生的菌群约有1013-1014种微生物。如此多的微生物,哪些是有益菌,哪些是有害菌?每种菌种都发挥了什么功能及作用?

尽管肠道菌群的研究是一个热门,在以往的研究中,以16s、宏基因组等研究居多,而与功能直接相关的宏蛋白质组研究,则是因为种种阻碍未能成为风靡大众的“网红”选手。肠道宏蛋白研究在科研中的角色定位,在几年前仍是一朵高岭之花。应用未普及的原因在于:

  •  前处理复杂:由于含有大量微生物需要尽可能地提取到蛋白。
  •  数据库庞大:传统方法搜库费时费力且复杂,需要开展新的搜库策略。
  •  分析复杂:如何对混合的大量微生物进行注释以及分析等工作。

科研工作者们追逐技术攻坚的脚步从未停歇过,在近几年,宏蛋白组学的技术策略有了较大突破进展,因此该技术的应用对于广大科学研究者来说,也变得更加可及。

肠道宏蛋白能解决什么难点?

肠道能和多类器官进行交互,涉及到如肠-脑轴、肠-肝轴、肠-肾轴、肠-心轴、肠-骨骼轴、肠-皮肤轴等,在其中肠道菌群参与众多疾病的病理表现,而宏蛋白组,作为微生物蛋白层面的解决方法,能带来新的角度切入。

肠道与各器官的“对话”[2]

肠-脑轴研究:热门首选

双向肠脑轴相互作用以及促进肠脑活动的常见因素[3]

在肠道菌群研究中,当属肠-脑轴的探索研究最为广泛,因其关联着非常多的疾病表现。例如今年的一篇发表在Microbiome期刊上的“月宫365”的多组学研究(宏蛋白组+宏基因组+代谢组)[4]表明,肠道菌群变化与在长期封闭环境下宇航员的心理变化具有相关性,能有助于改善和维持心理健康。

该研究的发现,对于未来人类进行长期太空探险时机组人员的心理健康有着重要意义。

宏蛋白组学在内的多组学探索封闭环境下的太空探索人员心理健康[4]

肠-肝轴:肝肠一体

已有研究表明,肠道菌群与许多慢性肝病的发病机制有关,例如慢性乙型肝炎CHB,慢性丙型肝炎CHC,酒精性肝病ALD,非酒精性脂肪性肝病NAFLD,非酒精性脂肪性肝炎NASH,肝硬化的发展和肝细胞癌HCC[5]

肠肝轴发病机制[5]

肠-心轴:相为表里

中医讲心与小肠相表里,心是君主之官,小肠是受盛之腑。从哮喘、心脏病到糖尿病和肥胖症,人类微生物组在困扰当今社会的每种慢性健康状况的发病机制中发挥着作用[7]。例如减肥节食后,往往会引发心慌等不适,这其中,是否有肠道菌群的参与?

肠道与心脏的交互[8]

在如此纷杂繁复的研究背景下,我们希望,通过利用肠道宏蛋白组学这一技术,走出一条新的路来,从蛋白层面来解释微生物活跃在各类疾病中的表现。

希望我们每个人的肠道,都能永远年轻。

西湖欧米宏蛋白组特色

(1)自主创新高通量流程,分析结果快速准确

(2)4D-DIA前沿技术平台,更灵敏更多菌群蛋白

(3)千人以上队列研究经验,一站式组学分析方案

 编译:向小阳

 审校:Leslie

参考文献:

[1] Hou K, Wu ZX, Chen XY, et al. Microbiota in health and diseases. Signal Transduct Target Ther. 2022 Apr 23;7(1):135.

[2] Ahlawat S, Asha, Sharma KK. Gut-organ axis: a microbial outreach and networking. Lett Appl Microbiol. 2021 Jun;72(6):636-668.

[3] Hou K, Wu ZX, Chen XY, et al. Microbiota in health and diseases. Signal Transduct Target Ther. 2022 Apr 23;7(1):135.

[4] Hao Z, Meng C, Li L, et al. Positive mood-related gut microbiota in a long-term closed environment: a multiomics study based on the "Lunar Palace 365" experiment. Microbiome. 2023 Apr 24;11(1):88.

[5] Milosevic I, Vujovic A, Barac A, et al. Gut-Liver Axis, Gut Microbiota, and Its Modulation in the Management of Liver Diseases: A Review of the Literature. Int J Mol Sci. 2019 Jan 17;20(2):395.

[6] Sydor S, Dandyk C, Schwerdt J, et al. Discovering Biomarkers for Non-Alcoholic Steatohepatitis Patients with and without Hepatocellular Carcinoma Using Fecal Metaproteomics. Int J Mol Sci. 2022 Aug 9;23(16):8841.

[7] Matenchuk BA, Mandhane PJ, Kozyrskyj AL. Sleep, circadian rhythm, and gut microbiota. Sleep Med Rev. 2020 Oct;53:101340.

[8] Trøseid M, Andersen GØ, Broch K, Hov JR. The gut microbiome in coronary artery disease and heart failure: Current knowledge and future directions. EBioMedicine. 2020 Feb;52:102649.

什么是肠道菌群?

“微生物群”的起源可以追溯到1900年初,大量微生物共存于人体的各个部位(肠道、皮肤、肺、口腔等)。因此,人体微生物群,也被称为“隐藏的器官”,其贡献的遗传信息是整个人类基因组的150倍以上[1]

分散在人体各器官的微生物群[1]

肠道是维持人类健康的中流砥柱般的器官。它非常积极地向人体各器官发送肠道的“情绪”,并接受来自人体各器官部门的即时信息,其中,肠道菌群(gut microbiota)就发挥了极其重要的作用。

肠道菌群是肠道里面微生物的统称,这一群体是人体中最大、最复杂的微生物群落。肠道内寄生的菌群约有1013-1014种微生物。如此多的微生物,哪些是有益菌,哪些是有害菌?每种菌种都发挥了什么功能及作用?

尽管肠道菌群的研究是一个热门,在以往的研究中,以16s、宏基因组等研究居多,而与功能直接相关的宏蛋白质组研究,则是因为种种阻碍未能成为风靡大众的“网红”选手。肠道宏蛋白研究在科研中的角色定位,在几年前仍是一朵高岭之花。应用未普及的原因在于:

  •  前处理复杂:由于含有大量微生物需要尽可能地提取到蛋白。
  •  数据库庞大:传统方法搜库费时费力且复杂,需要开展新的搜库策略。
  •  分析复杂:如何对混合的大量微生物进行注释以及分析等工作。

科研工作者们追逐技术攻坚的脚步从未停歇过,在近几年,宏蛋白组学的技术策略有了较大突破进展,因此该技术的应用对于广大科学研究者来说,也变得更加可及。

肠道宏蛋白能解决什么难点?

肠道能和多类器官进行交互,涉及到如肠-脑轴、肠-肝轴、肠-肾轴、肠-心轴、肠-骨骼轴、肠-皮肤轴等,在其中肠道菌群参与众多疾病的病理表现,而宏蛋白组,作为微生物蛋白层面的解决方法,能带来新的角度切入。

肠道与各器官的“对话”[2]

肠-脑轴研究:热门首选

双向肠脑轴相互作用以及促进肠脑活动的常见因素[3]

在肠道菌群研究中,当属肠-脑轴的探索研究最为广泛,因其关联着非常多的疾病表现。例如今年的一篇发表在Microbiome期刊上的“月宫365”的多组学研究(宏蛋白组+宏基因组+代谢组)[4]表明,肠道菌群变化与在长期封闭环境下宇航员的心理变化具有相关性,能有助于改善和维持心理健康。

该研究的发现,对于未来人类进行长期太空探险时机组人员的心理健康有着重要意义。

宏蛋白组学在内的多组学探索封闭环境下的太空探索人员心理健康[4]

肠-肝轴:肝肠一体

已有研究表明,肠道菌群与许多慢性肝病的发病机制有关,例如慢性乙型肝炎CHB,慢性丙型肝炎CHC,酒精性肝病ALD,非酒精性脂肪性肝病NAFLD,非酒精性脂肪性肝炎NASH,肝硬化的发展和肝细胞癌HCC[5]

肠肝轴发病机制[5]

肠-心轴:相为表里

中医讲心与小肠相表里,心是君主之官,小肠是受盛之腑。从哮喘、心脏病到糖尿病和肥胖症,人类微生物组在困扰当今社会的每种慢性健康状况的发病机制中发挥着作用[7]。例如减肥节食后,往往会引发心慌等不适,这其中,是否有肠道菌群的参与?

肠道与心脏的交互[8]

在如此纷杂繁复的研究背景下,我们希望,通过利用肠道宏蛋白组学这一技术,走出一条新的路来,从蛋白层面来解释微生物活跃在各类疾病中的表现。

希望我们每个人的肠道,都能永远年轻。

西湖欧米宏蛋白组特色

(1)自主创新高通量流程,分析结果快速准确

(2)4D-DIA前沿技术平台,更灵敏更多菌群蛋白

(3)千人以上队列研究经验,一站式组学分析方案

 编译:向小阳

 审校:Leslie

参考文献:

[1] Hou K, Wu ZX, Chen XY, et al. Microbiota in health and diseases. Signal Transduct Target Ther. 2022 Apr 23;7(1):135.

[2] Ahlawat S, Asha, Sharma KK. Gut-organ axis: a microbial outreach and networking. Lett Appl Microbiol. 2021 Jun;72(6):636-668.

[3] Hou K, Wu ZX, Chen XY, et al. Microbiota in health and diseases. Signal Transduct Target Ther. 2022 Apr 23;7(1):135.

[4] Hao Z, Meng C, Li L, et al. Positive mood-related gut microbiota in a long-term closed environment: a multiomics study based on the "Lunar Palace 365" experiment. Microbiome. 2023 Apr 24;11(1):88.

[5] Milosevic I, Vujovic A, Barac A, et al. Gut-Liver Axis, Gut Microbiota, and Its Modulation in the Management of Liver Diseases: A Review of the Literature. Int J Mol Sci. 2019 Jan 17;20(2):395.

[6] Sydor S, Dandyk C, Schwerdt J, et al. Discovering Biomarkers for Non-Alcoholic Steatohepatitis Patients with and without Hepatocellular Carcinoma Using Fecal Metaproteomics. Int J Mol Sci. 2022 Aug 9;23(16):8841.

[7] Matenchuk BA, Mandhane PJ, Kozyrskyj AL. Sleep, circadian rhythm, and gut microbiota. Sleep Med Rev. 2020 Oct;53:101340.

[8] Trøseid M, Andersen GØ, Broch K, Hov JR. The gut microbiome in coronary artery disease and heart failure: Current knowledge and future directions. EBioMedicine. 2020 Feb;52:102649.

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