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2002 2

2000 3

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关键词

代谢组学 4

发展战略 4

可持续发展 4

基因组 4

组织工程 4

肠道菌群 4

营养健康 4

代谢 3

代谢与免疫 3

基因组学 3

宏基因组 3

N-糖基化 2

人工智能 2

制造强国 2

医学 2

多组学 2

宏转录组 2

微生物组 2

技术预见 2

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代谢扩展生物学的“旁中心法则”——对理解基因学-糖学-代谢学-表观基因学互作的意义

Albert Stuart Reece

《工程(英文)》 2023年 第26卷 第7期   页码 16-16 doi: 10.1016/j.eng.2022.07.011

摘要:

The central dogma of biology holds that the transcription of DNA into RNA and the translation of RNA into proteins forms the primary axis of biological activity [1]. Following major advances in the description of the complex glycan and lipid chains that are added onto these basic building blocks, the glycome and lipidome have recently been added to this doctrine as an exciting new extension named the ‘‘paracentral dogma” [2]. However, it has been pointed out that biological systems can include many layers, which are described in modern omics technology platforms relating to both cell-intrinsic and cell-extrinsic layers of control, including metabolomic, microbiomic, immunological, epigenomic, epitranscriptomic, proteomic and phosphoproteomic layers [3].

It is well known that stem and progenitor cells have a metabolism that is based on glycolysis and glutaminolysis [4]. Although this provides less energy to the cell than oxidative phosphorylation, it suffices for these cells’ needs, since such cells are generally relatively quiescent and normally suppress energy-intensive processes such as genome duplication and transcription. Moreover, it has been shown that the high intracellular lactate levels involved in such states not only inhibits the key gatekeeper enzymes of oxidative phosphorylation (i.e., pyruvate dehydrogenase and carnitine palmitoyl acyltransferase) but also actually covalently modifies them by lactylation in order to maintain this inhibited metabolic–epigenomic state [5]. In addition, intermediate metabolism and nutrients are the source of the very extensive library of post-translational modifications to DNA, RNA, and proteins, as well as supplying cellular energy for many of the required reactions. Hence, the metabolic state locks in and reinforces the epigenomic state, and the metabolome and epigenome thereby play mutually reinforcing roles. This self-reinforcing coordination explains why it is so difficult to generate induced pluripotent cells and is a contributory explanation for why the described protocols typically have such low cellular yields. 

These concepts become even more important when it is considered that cancer cells are de-differentiated, similarly rely on glycolysis and glutaminolysis, and are similarly metabolically–epigenomically–genomically synchronized. The disruption of this metabolic system is a key focus of mechanistic cancer research.

These important considerations imply that the descriptive and predictive power of the newly described ‘‘paracentral dogma” of biology may be usefully and meaningfully extended by including the metabolome, along with the genome, transcriptome, proteome, glycome, and lipidome, to describe cell-intrinsic regulation—not only in terms of another omics analytical layer but also as a fully predictive and interactive partner in the symphonic-like multilayer coordination that evidently comprises cellular regulatory layering.

中医方证代谢学——中药效应评价的有效途径 Review

张爱华, 孙晖, 闫广利, 韩莹, 赵琦琦, 王喜军

《工程(英文)》 2019年 第5卷 第1期   页码 60-68 doi: 10.1016/j.eng.2018.11.008

摘要: 我们以证候和方剂为研究对象,建立了科学评价中药有效性的创新方法学体系——中医方证代谢学。它将中药血清药物化学理论与代谢学技术有机整合,在解决证候生物标记物的基础上,建立方剂药效生物评价体系,发现并确认中药药效物质基础。该策略为提高中医理论和临床实践的科学价值提供了有力支持。本文概述了中医方证代谢学的研究策略,利用该方法揭示临床常见中医证候生物标记物及开展相关方剂的有效性评价研究,着重阐述了中药药效物质基础及质量标记物的发现。

关键词: 中医方证代谢    中药血清药物化学     有效性     代谢    证候     生物标记物     质量标记物    

功能代谢学揭示黄芪多糖通过2-羟基丁酸改善肥胖小鼠的脂质代谢 Article

李冰冰, 洪颖, 顾彧, 叶圣洁, 胡凯莉, 姚建, 丁侃, 赵爱华, 贾伟, 李后开

《工程(英文)》 2022年 第9卷 第2期   页码 111-122 doi: 10.1016/j.eng.2020.05.023

摘要: 功能代谢学越来越多地被用于通过鉴定具有特定功能的代谢产物来研究多糖对宿主的系统性影响。本研究采用功能代谢学策略,探讨黄芪多糖(Astragalus polysaccharide, APS)代谢获益的潜在机制。- 串联质谱(liquid chromatography-tandem mass spectrometry, LC-MS/MS)的靶向代谢学分析。然后,代谢学分析显示,补充APS 可逆转HFD 诱导的代谢变化,并确定2-羟基丁酸(2-hydroxybutyric acid, 2-HB)是APS活性的潜在功能性代谢产物,该代谢物被HFD显著降低,我们的结果同样证实,功能代谢学在研究植物多糖系统益处的潜在机制方面是切实可行的。

关键词: 黄芪多糖     功能代谢    2-羟基丁酸     肥胖    

深古菌门的核心代谢功能和热环境起源 Article

冯晓远, 王寅炤, Rahul Zubi, 王风平

《工程(英文)》 2019年 第5卷 第3期   页码 498-504 doi: 10.1016/j.eng.2019.01.011

摘要: 然而,深古菌的代谢特征和演化历史仍然有待进一步研究。本研究对来自10个不同亚群的15个新获得和36个已经发表的深古菌基因进行了比较基因组分析,揭示了深古菌门的核心代谢特征,即蛋白质、脂质、芳香族化合物降解,糖酵解途径和Wood–Ljungdahl上述核心代谢特征表明深古菌使用乙酰辅酶A作为重要的代谢中间物。此外,部分深古菌亚群还具有不完整的柠檬酸循环、产乙酸途径和硫化物相关的代谢潜能,表明不同亚群具有多样的代谢能力和生态功能。综上,本研究对深古菌门的核心代谢能力进行了系统性研究和总结,并揭示了深古菌热环境起源的演化历史。

关键词: 深古菌     宏基因     比较基因     超嗜热适应性    

肝脏移植术后糖尿病患者肠道微生物的变化 Article

凌琪, 韩玉秋, 马越, 王晓森, 朱铮, 王靖宇, 曹佳莹, 林笑含, 王军, 王保红

《工程(英文)》 2023年 第31卷 第12期   页码 98-111 doi: 10.1016/j.eng.2023.09.006

摘要: 因此,本研究通过高通量鸟枪法宏基因测序和代谢学分析相结合的方法,对PTDM和非PTDM的肝脏移植受者队列中的肠道微生物(IM)进行了表征,并破译了IM、TAC剂量和PTDM之间的潜在关联。通过与非 PTDM 和经典II型糖尿病(T2DM)进行对比分析,确定了PTDM患者的肠道微生物代表性特征为:变形菌门富集和拟杆菌门减少。有趣的是,与改变的微生物代谢产物相一致,这些微生物在PTDM患者中的丰都变化与TAC的剂量显著关联。α-亚麻酸和花生四烯酸-这些降低糖尿病发生的有益代谢物的显著降低。总之,PTDM患者的粪便微生物代谢发生了显著变化,且与 TAC 剂量相关。 这项研究是首个探索PTDM患者的细菌分类学组成变化和细菌基因功能变化,以更好地理解IM对PTDM的影响。

关键词: 移植后糖尿病     他克莫司     红基因    代谢   

通过原位观察揭示人体肠道微生物的重建和动态变化 Article

刘小林, 戴敏, Yue Ma, 赵娜, Ziyu Wang, Ying Yu, Yakun Xu, Huijie Zhang, Liyuan Xiang, He Tian, 税光厚, 张发明, 王军

《工程(英文)》 2022年 第15卷 第8期   页码 89-101 doi: 10.1016/j.eng.2021.03.015

摘要:

人体肠道微生物主要通过使用粪便样本进行研究,这种做法已经得到了关于胃肠道微生物群落的组成和功能的重要知识。在我们的研究中,我们利用结肠途径经内镜肠内导管(一种最初为粪便微生物群移植开发的技术)每天两次对回盲部微生物进行采样;然后对这些样品进行宏基因和宏转录学分析。在5 名志愿者中分析的回盲部和粪便微生物被发现在宏基因组分析中相似,但它们的活性基因(宏转录)被发现高度不同。两种微生物在泻药暴露后都受到干扰;随着时间的推移,它们表现出与治疗前状态的差异减少,从而证明了作为肠道微生物的先天特性——恢复力,尽管它们在我们的观察时间窗口内没有完全恢复。粪便和尿液样本中的代谢学分析反映出了肠道微生物的扰动和恢复,表明肠道微生物对参与宿主健康的诸多关键代谢物的重要贡献。

关键词: 昼夜节律     重建     宏基因     宏转录     代谢     经内窥镜肠管    

血浆代谢学结合超微弱发光表征早期2型糖尿病的中医证型 Article

何敏, 孙濛濛, Slavik Koval, Roeland Van Wijk, Thomas Hankemeier, Jan Van der Greef, Eduard P.A. Van Wijk, 王梅

《工程(英文)》 2019年 第5卷 第5期   页码 916-923 doi: 10.1016/j.eng.2019.03.011

摘要: 从系统生物学的角度,例如将代谢学与其他系统性诊断方法(如超微弱发光)相结合,可提高对个性化诊断的理解,同时为此类个性化诊疗策略提供生化相关物质基础。在本研究中,我们研究了44名处于2型糖尿病前期的受试者的血浆代谢学,探讨了基于以下中医亚型进行疾病早期分型的可行性:气阴两虚、气阴两虚挟痰湿、气阴两虚挟血瘀。此外,通过血浆代谢学和超微弱发光在中医亚分型方面的关系,获得体内生化参数与体外表征参数的关联性信息,从而尝试对疾病亚型分类及判断有更深一步的阐释。血浆代谢学数据表明,血脂谱是超微弱发光在2型糖尿病亚型分型中收集的重要组成部分。结果表明,2型糖尿病前期的不同中医亚型之间存在代谢差异,可通过血浆代谢物分析来区分这些亚型,血浆代谢学为系统性超微弱发光体表测量提供了生化参数相关依据。

关键词: 2型糖尿病     血浆代谢    疾病亚型     超微弱发光     相关性网络    

氯霉素及其产物降解菌群在长期驯化过程中的微生物群落和关键基因演替模式

张家禹, 周开颜, 郭芳亮, 雷华新, 赵仁鑫, 林琳, 李晓岩, 李炳

《工程(英文)》 2023年 第31卷 第12期   页码 59-69 doi: 10.1016/j.eng.2023.07.009

摘要: 通过长期驯化,参与CAP、PNB和DCA代谢的关键功能基因,包括CAP乙酰转移酶、CAP氧化还原酶、卤代酸脱卤酶和原儿茶酸双加氧酶,在菌群中显著富集。

关键词: 抗生素     生物降解     代谢作用     微生物群落演替     宏基因    

IP播路由协议的研究与实现

李炜

《中国工程科学》 2002年 第4卷 第1期   页码 82-88

摘要:

概述了播路由协议。分析了协议独立的播路由一稀疏模式(PIM-SM)的缺陷,提出多个会聚 点(RPs)的PIM-SM的改进机制。分析了 PIM-SM实现细 节和播技术的前景。

关键词: 协议独立的播路由一稀疏模式(PIM-SM)     多会聚点(RPs)        

人类蛋白质N-糖基化的十二年全基因关联研究 Review

Anna Timoshchuk, Sodbo Sharapov, Yurii S. Aulchenko

《工程(英文)》 2023年 第26卷 第7期   页码 17-31 doi: 10.1016/j.eng.2023.03.013

摘要:

Most human-secreted and membrane-bound proteins have covalently attached oligosaccharide chains, or glycans. Glycosylation influences the physical and chemical properties of proteins, as well as their biological functions. Unsurprisingly, alterations in protein glycosylation have been implicated in a growing number of human diseases, and glycans are increasingly being considered as potential therapeutic targets, an essential part of therapeutics, and biomarkers. Although glycosylation pathways are biochemically well-studied, little is known about the networks of genes that guide the cell- and tissue-specific regulation of these biochemical reactions in humans in vivo. The lack of a detailed understanding of the mechanisms regulating glycome variation and linking the glycome to human health and disease is slowing progress in clinical applications of human glycobiology. Two of the tools that can provide much sought-after knowledge of human in vivo glycobiology are human genetics and genomics, which offer a powerful data-driven agnostic approach for dissecting the biology of complex traits. This review summarizes the current state of human populational glycogenomics. In Section 1, we provide a brief overview of the N-glycan's structural organization, and in Section 2, we give a description of the major blood plasma glycoproteins. Next, in Section 3, we summarize, systemize, and generalize the results from current N-glycosylation genome-wide association studies (GWASs) that provide novel knowledge of the genetic regulation of the populational variation of glycosylation. Until now, such studies have been limited to an analysis of the human blood plasma N-glycome and the N-glycosylation of immunoglobulin G and transferrin. While these three glycomes make up a rather limited set compared with the enormous multitude of glycomes of different tissues and glycoproteins, the study of these three does allow for powerful analysis and generalization. Finally, in Section 4, we turn to genes in the established loci, paying particular attention to genes with strong support in Section 5. At the end of the review, in Sections 6 and 7, we describe special cases of interest in light of new discoveries, focusing on possible mechanisms of action and biological targets of genetic variation that have been implicated in human protein N-glycosylation.

关键词:     聚糖     N-糖基化     基因    遗传学     全基因关联研究    

第五届LipidALL国际脂代谢会议

会议日期: 2019年10月11日

会议地点: 江苏南京

主办单位: 中国科学院遗传与发育生物学研究所

多组学联用揭示花粉过敏基于肠道菌的新机制 Article

韩珮, 李丽莎, 王子熹, 锡琳, 于航, 丛林, 张正威, 符洁, 彭冉, 潘利斌, 马殊荣, 王学艳, 王洪田, 王向东, 王琰, 孙劲旅, 蒋建东

《工程(英文)》 2022年 第15卷 第8期   页码 115-125 doi: 10.1016/j.eng.2021.03.013

摘要: 由于过敏性疾病与肠道菌群失调相关,本研究从宿主与微生物的分子层面,结合代谢学和微生物学,寻找可能的机制。来自于瘤胃球菌科(Ruminococcaceae)、毛螺菌科(Lachnospiraceae)和梭状芽孢杆菌(Clostridiales)的几个有益菌属在模型中表达减少,而幽门螺杆菌Helicobacter和阿克曼氏菌Akkermansia 仅在模型中表达。此外,模型肠道claudin-3 和肝脏脂肪酸结合蛋白表达下调,与代谢变化和细菌有关。

关键词: 代谢    肠道菌群     花粉过敏     过敏性疾病     肠道屏障功能紊乱    

通过定量分析植物初级代谢产物和酶代谢库发现除草剂新作用位点 Perspective

Franck E. Dayan, Stephen O. Duke

《工程(英文)》 2020年 第6卷 第5期   页码 509-514 doi: 10.1016/j.eng.2020.03.004

摘要: 一些初级代谢中间产物(如原卟啉IX和鞘氨醇碱)对植物有毒性,因此,在植物体内,这些化合物的浓度水平非常低。确定所有初级代谢产物的植物毒性和代谢库大小,有利于识别相关SOA。现代蛋白质学方法可以识别酶水平较低的SOA,为除草剂的发现提供依据。这些方法可能有助于发现与天然化合物更紧密相关并且可以在低剂量下使用的除草剂。

关键词: 天然产物     合理的生物发现     作用方式     除草剂    

一种基于Caco-2细胞单层膜的筛选抵抗特定代谢性疾病益生菌的模型 Article

刘阳, 彭江, 朱诗雅, 于雷雷, 田丰伟, 赵建新, 张灏, 陈卫, 翟齐啸

《工程(英文)》 2023年 第25卷 第6期   页码 222-233 doi: 10.1016/j.eng.2022.02.014

摘要:

最近的研究揭示了益生菌在缓解与肠道屏障功能障碍相关的代谢疾病方面的潜力。然而,目前还没有一种能高效筛选抵抗特定代谢疾病益生菌菌株的模型。本研究建立了一种基于Caco-2细胞单层膜模型的体外方法,用于高效筛选可以抵抗特定代谢疾病(如骨质疏松症和慢性酒精性肝病)的益生菌。

关键词: 乳杆菌     肠道屏障     Caco-2细胞     筛选模型     代谢性疾病    

普列克底物蛋白同源物样结构域家族A成员1蛋白——导致代谢疾病的多方面细胞存活因素 Review

Tamana Yousof, Jae Hyun Byun, Jack Chen, Richard C. Austin

《工程(英文)》 2023年 第20卷 第1期   页码 9-18 doi: 10.1016/j.eng.2022.05.014

摘要: 本文重点介绍了PHLDA1促凋亡和抗凋亡,进而导致代谢性疾病的作用。

关键词: 内质网应激     代谢     凋亡     细胞存活     普列克底物蛋白同源物样结构域家族A成员1(PHLDA1)    

标题 作者 时间 类型 操作

代谢扩展生物学的“旁中心法则”——对理解基因学-糖学-代谢学-表观基因学互作的意义

Albert Stuart Reece

期刊论文

中医方证代谢学——中药效应评价的有效途径

张爱华, 孙晖, 闫广利, 韩莹, 赵琦琦, 王喜军

期刊论文

功能代谢学揭示黄芪多糖通过2-羟基丁酸改善肥胖小鼠的脂质代谢

李冰冰, 洪颖, 顾彧, 叶圣洁, 胡凯莉, 姚建, 丁侃, 赵爱华, 贾伟, 李后开

期刊论文

深古菌门的核心代谢功能和热环境起源

冯晓远, 王寅炤, Rahul Zubi, 王风平

期刊论文

肝脏移植术后糖尿病患者肠道微生物的变化

凌琪, 韩玉秋, 马越, 王晓森, 朱铮, 王靖宇, 曹佳莹, 林笑含, 王军, 王保红

期刊论文

通过原位观察揭示人体肠道微生物的重建和动态变化

刘小林, 戴敏, Yue Ma, 赵娜, Ziyu Wang, Ying Yu, Yakun Xu, Huijie Zhang, Liyuan Xiang, He Tian, 税光厚, 张发明, 王军

期刊论文

血浆代谢学结合超微弱发光表征早期2型糖尿病的中医证型

何敏, 孙濛濛, Slavik Koval, Roeland Van Wijk, Thomas Hankemeier, Jan Van der Greef, Eduard P.A. Van Wijk, 王梅

期刊论文

氯霉素及其产物降解菌群在长期驯化过程中的微生物群落和关键基因演替模式

张家禹, 周开颜, 郭芳亮, 雷华新, 赵仁鑫, 林琳, 李晓岩, 李炳

期刊论文

IP播路由协议的研究与实现

李炜

期刊论文

人类蛋白质N-糖基化的十二年全基因关联研究

Anna Timoshchuk, Sodbo Sharapov, Yurii S. Aulchenko

期刊论文

第五届LipidALL国际脂代谢会议

2019年10月11日

会议信息

多组学联用揭示花粉过敏基于肠道菌的新机制

韩珮, 李丽莎, 王子熹, 锡琳, 于航, 丛林, 张正威, 符洁, 彭冉, 潘利斌, 马殊荣, 王学艳, 王洪田, 王向东, 王琰, 孙劲旅, 蒋建东

期刊论文

通过定量分析植物初级代谢产物和酶代谢库发现除草剂新作用位点

Franck E. Dayan, Stephen O. Duke

期刊论文

一种基于Caco-2细胞单层膜的筛选抵抗特定代谢性疾病益生菌的模型

刘阳, 彭江, 朱诗雅, 于雷雷, 田丰伟, 赵建新, 张灏, 陈卫, 翟齐啸

期刊论文

普列克底物蛋白同源物样结构域家族A成员1蛋白——导致代谢疾病的多方面细胞存活因素

Tamana Yousof, Jae Hyun Byun, Jack Chen, Richard C. Austin

期刊论文