Metabolomica
La metabolomica consiste nello studio completo dei metaboliti, ovvero delle piccole molecole che costituiscono i substrati, gli intermedi e i prodotti del metabolismo, all’interno delle cellule, dei fluidi biologici, dei tessuti o degli organismi. Si tratta di impronte chimiche uniche lasciate dai processi cellulari. La metabolomica fornisce uno sguardo d'insieme su un sistema biologico dal punto di vista biochimico e delinea l’impatto fisiologico su un organismo di patologie, nutrizione, terapie o modifiche genetiche. Le applicazioni più comuni della metabolomica umana, microbica o vegetale includono:
- nella ricerca farmaceutica, la caratterizzazione e l'identificazione di nuovi biomarcatori associati a patologie e gli studi di tossicità sulla medicina personalizzata
- l’integrazione delle ricerche di genomica funzionale, ovvero lo studio dell’interazione tra genoma, trascrittoma, proteoma e metaboloma per predire una funzione genica
- bioestrazione e ottimizzazione dei ceppi microbici
- per la metabolomica vegetale, le biotecnologie in agricoltura
- nella ricerca ambientale, l'analisi degli effetti degli inquinanti in ecosistemi acquatici o terrestri e l'ottimizzazione della produzione di biocarburanti
- nella ricerca nutrizionale, la valutazione dei livelli nutrizionali e i saggi di sicurezza alimentare
Con il termine metaboloma si indica l’interazione dei metaboliti all’interno di un sistema biologico. Il metaboloma è la serie completa dei metaboliti presenti in un organismo o in un campione biologico. I metaboliti sono composti a basso peso molecolare, generalmente inferiore a 1,5 KDa, che costituiscono gli intermedi o i prodotti di vie biosintetiche o cataboliche. Ne sono esempi gli amminoacidi, i nucleotidi, i carboidrati e i lipidi, questi ultimi spesso studiati separatamente nella lipidomica. I metaboliti primari sono sostanze endogene direttamente coinvolte nelle fasi fisiologiche di crescita, sviluppo e riproduzione. I metaboliti secondari sono esogeni e non coinvolti in questi processi; svolgono, tuttavia, importanti funzioni ecologiche.
Per lo studio delle vie metabolomiche si utilizzano metaboliti, enzimi, strumenti di separazione e tecniche di analisi e marcatura dei metaboliti. Due delle più comuni tecniche di profilazione metabolica sono le analisi metabolomiche mirate e non mirate. L’analisi metabolomica mirata quantifica in un campione specifici metaboliti noti, solitamente nell'ambito di una via definita o di un gruppo di composti correlati. L’analisi metabolomica non mirata fornisce il profilo metabolico complessivo di un campione in relazione sia ai metaboliti noti sia a quelli non noti, con l’obiettivo di identificare nuovi metaboliti. L’impronta metabolica è un’analisi rapida e globale dei metaboliti di un campione, non finalizzata all’identificazione specifica di ciascun metabolita.
Un protocollo di analisi metabolomica richiede un approccio integrato comprendente preparazione dei campioni, standardizzazione e taratura, metodi di separazione, rilevazione dei metaboliti e analisi dei dati. Esempi di campione sono il plasma, le urine, la saliva, i tessuti e le cellule. I metodi di preparazione e separazione dei campioni sono necessari per semplificare miscele complesse, poiché è difficile analizzare simultaneamente un’ampia serie di metaboliti dotati di proprietà fisiochimiche differenti. I metodi di separazione più frequentemente utilizzati sono la gascromatografia (GC), la cromatografia liquida ad alte prestazioni (HPLC) o l’elettroforesi capillare (CE). Solitamente a questi metodi di separazione sono accoppiati alla spettrometria di massa come metodo di rivelazione (GC-MS o LC-MS). Oltre alla spettrometria di massa (MS), tecniche analitiche frequentemente utilizzate nella rilevazione dei metaboliti sono la risonanza magnetica nucleare (NMR), la spettroscopia infrarossa a trasformata di Fourier (FT-IR) e la spettroscopia Raman. L’analisi dei dati degli studi metabolomici richiede dispositivi e software sofisticati per una rigorosa identificazione e quantificazione dei composti e un’accurata interpretazione dei dati.
Articoli tecnici correlati
- Get to know the Tricarboxylic acid (TCA) cycle to better inform your research in biochemistry, metabolomics, or related fields concerned with this metabolic pathway and its enzymes, by-products, or intermediates.
- Biosynthesis of cholesterol generally takes place in the endoplasmic reticulum of hepatic cells and begins with acetyl- CoA, which is mainly derived from an oxidation reaction in the mitochondria. Acetyl-CoA and acetoacetyl-CoA are converted to 3-hydroxy- 3-methylglutaryl-CoA (HMG-CoA) by HMG-CoA synthase.
- Papain is a cysteine protease of the peptidase C1 family. Papain consists of a single polypeptide chain with three disulfide bridges and a sulfhydryl group necessary for activity of the enzyme.
- Cytochrome c is a highly conserved ~12 kDa protein consisting of a single 104 amino acid peptide with a single heme group, which is covalently attached to Cys and Cys. Because of its ubiquitous nature and sequence homology, cytochrome c has been used as a model protein for molecular evolution.
- Dr. Pratip Bhattacharya, California Institute of Technology. "Stable isotopes have played a very useful role in MR research which involves both MRI and MRS.
- Visualizza tutto (70)
Risorse sui prodotti
Per continuare a leggere, autenticati o crea un account.
Non hai un Account?