Особенности метаболомов микроорганизмов, животных и растений.
Метаболом сельскохозяйственных и лекарственных растений.
Применение данных метаболомики в селекции сельскохозяйственных и декоративных растений.
1. До недавнего времени технические возможности позволяли ученым изучать только небольшую часть компонентов биологических систем. «-омики» (в том числе геномика, протеомика, метаболомика), напротив, предоставляют возможность взглянуть на более подробную картину для того, чтобы дать определение биологической системе.
Один из этих методов – метаболомика – предназначен для определения химического профиля клеточного метаболизма в беспрецедентном разрешении. Знание этого профиля обеспечивает глубокое проникновение в динамические процессы, протекающие в любых биологических образцах.
б
В медицине метаболомика используется для идентификации новых диагностических маркеров заболеваний, таких как рак и диабет. Одновременно мы узнаем новые захватывающие подробности о развитии и прогрессе заболеваний, механизмах действия лекарственных препаратов, а также выявляем новые мишени для потенциальных методов терапии.
Например, в рамках этого исследования метаболомика использовалась для анализа мочи с целью определения различных стадий рака предстательной железы. Исследователи измерили количество 1 125 метаболитов в 262 клинических образцах. Эти цифры дают представление об обеспечиваемом уровне детализации.
Метаболомика также способна помочь разобраться в эффектах, оказываемых окружающей средой, пестицидами и загрязнителями. Например, под действием содержащихся в сточных водах гормональных контрацептивов и противовоспалительных препаратов самцы некоторых видов рыб могут трансформироваться в самок и даже метать икру.
Метаболомика также используется для контроля качества в производстве продуктов питания. Она даже позволяет определять как содержание питательных веществ изменяется в процессе производства продуктов питания, например, переработки крупки (промежуточного продукта перемалывания зерна) в макаронные изделия из непросеянной или очищенной муки. Есть также огромные надежды на применение метаболомики для выявления незаконного использования гормонов и других препаратов при выращивании скота и в качестве допинга для спортсменов.
Одним из наиболее интригующих направлений применения метаболомики является изучение сложной природы вида. Огромные усилия прилагаются к тому, чтобы разобраться во взаимодействии почвы, климата, дрожжей и бактерий в ферментации. Даже дуб, из которого изготовляются винные бочки, оказывает определенное влияние на химические соединения, входящие в состав виноградного сока, что придает вину характерные для него цвет и аромат.
Метаболомика помогает нам разобраться в том, как биологическая функция взаимосвязана с изменениями в геноме. Данный подход, при объединении усилий с остальными «-омиками» для поиска взаимосвязей между генетическими вариациями и видимыми проявлениями, открывает перед нами более детальную картину.
Метаболомика, являющаяся частью системной биологии, предоставляет новые возможности для достижения понимания принципов организации живого и способности организмов адаптироваться к различным условиям. Исследования метаболического профиля организма позволяют получить мгновенный «снимок» клеточной активности и выявить новые взаимосвязи между закономерностями репликации, транскрипции и трансляции функционально сложных мультиферментативных систем. Одним из направлений системной биологии, использующих метаболомный анализ, является исследование принципов организации биологических объектов, характеризующихся малым размером генома и, следовательно, небольшими ресурсами регуляции. Проведение метаболомных исследований организмов с наиболее просто устроенным метаболизмом позволяет моделировать различные условия жизнедеятельности бактерии с целью определения механизмов адаптации.
Изучение антиоксидантного метаболома овощных растений связано с развитием представления о месте антиоксидантного метаболома, который является частью метаболома высших растений, его функциях и роли в живом организме. Антиоксидантный метаболом представляет собой совокупность низкомолекулярных гидрофильных и гидрофобных метаболитов с антиоксидантной активностью, участвующих в защитных и регуляторных реакциях клетки. В задачу антиоксидантной метаболомики входит изучение состава и содержания метаболитов - антиоксидантов в ходе онтогенеза растений и при действии стрессоров и исследование влияния растительного антиоксидантного метаболома на функциональную активность организма человека. Основная функция низкомолекулярных метаболитов - антиоксидантов антиоксидантного метаболома в клетке заключается в обезвреживании активных форм кислорода и свободных радикалов, возникающих в большом количестве при действии абиогенных и биогенных стрессоров, различающихся по силе воздействия на растения. При этом уровень устойчивости каждого растения к окислительному стрессу определяется суммарным индивидуальным метаболомом антиоксидантов (составом, содержанием, скоростью синтеза, накопления и расходования) индивидуального растения, который формируется генотипом, но может изменяться под воздействием сопутствующих факторов среды.
