مایکروبیل میټاپروټیومکس: د نمونې پروسس کولو څخه، د معلوماتو راټولولو څخه د معلوماتو تحلیل پورې

وو این هوی، کیو لیانگ*

د کیمیا څانګه، فوډان پوهنتون، شانګهای 200433، چین

مایکرو ارګانیزمونه د انسان روغتیا او ناروغیو سره نږدې تړاو لري. د مایکروبیل ټولنو جوړښت او د دوی دندو د پوهیدو څرنګوالی یوه لویه مسله ده چې بیړنۍ مطالعه ته اړتیا لري. په وروستیو کلونو کې، میټاپروټیومکس د مایکرو ارګانیزمونو جوړښت او فعالیت مطالعه کولو لپاره یو مهم تخنیکي وسیله ګرځیدلې. په هرصورت، د مایکروبیل ټولنې نمونو پیچلتیا او لوړ توپیر له امله، د نمونې پروسس کول، د ډله ایز سپیکرومیټري ډیټا استملاک او د معلوماتو تحلیل هغه درې لوی ننګونې دي چې اوس مهال د میټاپروټومیک لخوا ورسره مخ دي. د میټاپروټومیک تحلیل کې ، ډیری وختونه اړین دي چې د مختلف ډولونو نمونو دمخه درملنه اصلاح کړئ او مختلف مایکروبیل جلا کول ، بډایه کول ، استخراج او لیسیز سکیمونه غوره کړئ. د یو واحد ډول پروټوم ته ورته، په میټاپروټیومکس کې د ډله ایز سپیکرومیټري ډیټا لاسته راوړنې حالتونه د ډیټا پورې تړلي استملاک (DDA) حالت او د ډیټا خپلواکه استملاک (DIA) حالت شامل دي. د DIA ډیټا لاسته راوړنې حالت کولی شي په بشپړ ډول د نمونې پیپټایډ معلومات راټول کړي او د پراختیا عالي ظرفیت لري. په هرصورت، د میټاپروټیوم نمونو پیچلتیا له امله، د دې DIA ډیټا تحلیل یوه لویه ستونزه ګرځیدلې چې د میټاپروټیومکس ژور پوښښ خنډوي. د معلوماتو د تحلیل په برخه کې، ترټولو مهم ګام د پروټین ترتیب ډیټابیس جوړول دي. د ډیټابیس اندازه او بشپړتیا نه یوازې د پیژندنې په شمیر باندې خورا لوی تاثیر لري ، بلکه د ډولونو او فعالیت په کچه تحلیل هم اغیزه کوي. اوس مهال، د میټاپروټیوم ډیټابیس جوړولو لپاره د سرو زرو معیار د میټاګینوم پراساس د پروټین ترتیب ډیټابیس دی. په ورته وخت کې، د تکراري لټون پراساس د عامه ډیټابیس فلټر کولو میتود هم ثابت شوی چې قوي عملي ارزښت لري. د ځانګړي ډیټا تحلیلي ستراتیژیو له لید څخه ، د پیپټایډ متمرکز DIA ډیټا تحلیل میتودونو مطلق اصلي جریان نیولی. د ژورې زده کړې او مصنوعي استخباراتو پراختیا سره، دا به د مایکروپروټومیک ډیټا تحلیلونو دقت، پوښښ او تحلیل سرعت ته وده ورکړي. د لاندې جریان بایو انفارماتیک تحلیلونو په شرایطو کې ، په وروستیو کلونو کې د تشریح کولو وسیلو لړۍ رامینځته شوې ، کوم چې کولی شي د پروټین په کچه ، پیپټایډ کچه او د جین په کچه د مایکروبیل ټولنو ترکیب ترلاسه کولو لپاره د نوعاتو تشریح ترسره کړي. د نورو omics میتودونو سره پرتله کول، د مایکروبیل ټولنو فعال تحلیل د میکروپروټومیک یوه ځانګړې ځانګړتیا ده. میکروپروټیومکس د مایکروبیل ټولنو د ملټي omics تحلیل یوه مهمه برخه ګرځیدلې ، او لاهم د پوښښ ژوروالي ، کشف حساسیت ، او د ډیټا تحلیل بشپړتیا له مخې د پراختیا عالي ظرفیت لري.

01 نمونه مخکې درملنه

په اوس وخت کې، د میټاپروټیومکس ټیکنالوژي په پراخه کچه د انسان مایکروبیوم، خاوره، خواړه، سمندر، فعاله سلج او نورو برخو کې کارول کیږي. د یو واحد ډول د پروټوم تحلیل سره پرتله کول، د پیچلو نمونو د میټاپروټوم نمونې پری درملنه له ډیرو ننګونو سره مخ ده. په حقیقي نمونو کې د مایکروبیل جوړښت پیچلی دی، د کثرت متحرک سلسله لویه ده، د مختلفو مایکرو ارګانیزمونو د حجرو دیوال جوړښت خورا توپیر لري، او نمونې اکثرا د کوربه پروټینونو او نورو ناپاکۍ لوی مقدار لري. له همدې امله، د میټاپروټوم په تحلیل کې، ډیری وختونه اړین دي چې د نمونو مختلف ډولونه غوره کړي او د مایکروبیل جلا کولو، بډایه کولو، استخراج او لیسز سکیمونه غوره کړي.

د مختلفو نمونو څخه د مایکروبیل میټاپروټومونو استخراج یو څه ورته ورته والی او ځینې توپیرونه لري، مګر اوس مهال د میټاپروټوم نمونو مختلف ډولونو لپاره د یو متحد پری پروسس کولو پروسې نشتوالی شتون لري.

02 د ماس سپیکرومیټري ډیټا لاسته راوړل

د شاټګن پروټوم تحلیل کې، د درملنې وروسته د پیپټایډ مخلوط لومړی د کروماتګرافیک کالم کې جلا کیږي، او بیا د ionization وروسته د معلوماتو ترلاسه کولو لپاره ډله ایز سپیکرومیټر ته ننوځي. د واحد ډول پروټوم تحلیل ته ورته، د مایکرو پروټوم تحلیل کې د ډله ایز سپیکرومیټري ډیټا ترلاسه کولو طریقې د DDA حالت او DIA حالت شامل دي.

د ډله ایز سپیکرومیټري وسیلو دوامداره تکرار او تازه کیدو سره ، د لوړ حساسیت او ریزولوشن سره د ډله ایز سپیکرومیټري وسیلې په میټاپروټوم کې پلي کیږي ، او د میټاپروټوم تحلیل پوښښ ژور هم په دوامداره توګه ښه کیږي. د اوږدې مودې لپاره، د اوربټراپ په مشرۍ د لوړ ریزولوشن ډله ایز سپیکرومیټري وسیلو لړۍ په پراخه کچه په میټاپروټوم کې کارول شوي.

د اصلي متن 1 جدول د 2011 څخه تر نن پورې د میټاپروټومیک په اړه ځینې نمایشي مطالعات ښیې چې د نمونې ډول، تحلیل ستراتیژي، ډله ایز سپیکرومیټري وسیله، د استملاک طریقه، د تحلیل سافټویر، او د پیژندنې شمیره.

03 د ماس سپیکرومیټري ډیټا تحلیل

3.1 د DDA د معلوماتو تحلیل ستراتیژي

3.1.1 د ډیټابیس لټون

3.1.2د نوود ترتیب کولو ستراتیژي

3.2 د DIA د معلوماتو تحلیل ستراتیژي

04 د ډولونو طبقه بندي او فعاله تشریح

په مختلفو ټیکونومیک کچو کې د مایکروبیل ټولنو ترکیب د مایکروبیوم څیړنې کې د څیړنې یو له کلیدي برخو څخه دی. په دې وروستیو کلونو کې، د مایکروبیل ټولنو ترکیب ترلاسه کولو لپاره د پروټین په کچه، پیپټایډ کچه، او د جین په کچه د ډولونو تشریح کولو لپاره د تشریح کولو وسیلو لړۍ رامینځته شوې.

د فعال تشریح جوهر د هدف پروټین ترتیب د فعال پروټین ترتیب ډیټابیس سره پرتله کول دي. د جین فنکشن ډیټابیسونو په کارولو سره لکه GO، COG، KEGG، eggNOG، او داسې نور، د میکروپروټومونو لخوا پیژندل شوي پروټینونو کې د مختلف فعالیت تشریح تحلیل ترسره کیدی شي. د تشریح کولو وسیلو کې Blast2GO، DAVID، KOBAS، او نور شامل دي.

05 لنډیز او Outlook

مایکرو ارګانیزمونه د انسان روغتیا او ناروغیو کې مهم رول لوبوي. په وروستیو کلونو کې، میټاپروټیومکس د مایکروبیل ټولنو د فعالیت مطالعې لپاره یو مهم تخنیکي وسیله ګرځیدلې. د میټاپروټومیک تحلیلي پروسه د واحد ډول پروټومیکونو سره ورته ده ، مګر د میټاپروټومیک د څیړنې څیز د پیچلتیا له امله ، د څیړنې ځانګړي ستراتیژیو ته اړتیا ده چې په هر تحلیل مرحله کې ، د نمونې دمخه درملنې ، د معلوماتو ترلاسه کولو څخه د ډیټا تحلیل پورې. په اوس وخت کې، د درملنې د میتودونو د ښه والي څخه مننه، د ډله ایز سپیکرومیټري ټیکنالوژۍ دوامداره نوښت او د بایو انفارماتیک چټک پرمختګ، میټاپروټومکس د پیژندنې ژورتیا او د غوښتنلیک ساحه کې لوی پرمختګ کړی دی.

د میکروپروټوم نمونو دمخه درملنې پروسې کې ، د نمونې طبیعت باید لومړی په پام کې ونیول شي. د چاپیریال حجرو او پروټینونو څخه د مایکروجنیزمونو جلا کولو څرنګوالی یو له مهمو ننګونو څخه دی چې د میکروپروټومونو سره مخ دي، او د جلا کولو موثریت او مایکروبیل ضایعاتو ترمنځ توازن د حل کولو لپاره بیړنۍ ستونزه ده. دوهم، د مایکروجنیزمونو د پروټین استخراج باید د مختلف باکتریا د ساختماني تفاوت له امله رامینځته شوي توپیرونه په پام کې ونیسي. د ټریس رینج کې د میکروپروټوم نمونې هم د درملنې دمخه ځانګړي میتودونو ته اړتیا لري.

د ډله ایز سپیکرومیټری وسیلو په شرایطو کې، د ډله ایز سپیکرومیټري وسایل د ډله ایز سپیکرومیټرونو څخه د اوربیټراپ ډله ایز تحلیل کونکو لکه LTQ-Orbitrap او Q Exactive د آیون حرکت پراساس ډله ایز سپیکرومیټرونو ته لیږدول شوي او د الوتنې وخت ډله ایز تحلیل کونکي لکه timsTOF Pro. . د ion تحرک ابعاد معلوماتو سره د وسیلو timsTOF سلسله د لوړ کشف دقت ، ټیټ کشف حد ، او ښه تکرار وړتیا لري. دوی په تدریجي ډول د څیړنې په مختلفو برخو کې مهم وسایل شوي چې د ډله ایز سپیکرومیټري کشف ته اړتیا لري، لکه پروټوم، میټاپروټوم، او د یو واحد ډول میټابولوم. دا د یادولو وړ ده چې د اوږدې مودې لپاره، د ډله ایز سپیکرومیټري وسیلو متحرک سلسله د میټاپروټوم څیړنې د پروټین پوښښ ژور محدود کړی. په راتلونکي کې، د لوی متحرک رینج سره د ډله ایز سپیکرومیټري وسایل کولی شي په میټاپروټیومونو کې د پروټین پیژندنې حساسیت او دقت ته وده ورکړي.

د ډله ایز سپیکرومیټري ډیټا لاسته راوړلو لپاره ، که څه هم د DIA ډیټا لاسته راوړنې حالت په پراخه کچه د یو واحد ډول پروټووم کې منل شوی ، ډیری اوسني میکروپروټوم تحلیلونه لاهم د DDA ډیټا لاسته راوړنې حالت کاروي. د DIA ډیټا لاسته راوړنې حالت کولی شي په بشپړ ډول د نمونې ټوټې آئن معلومات ترلاسه کړي ، او د DDA ډیټا لاسته راوړنې حالت سره پرتله کول ، دا د میکروپروټوم نمونې پیپټایډ معلوماتو بشپړ ترلاسه کولو احتمال لري. په هرصورت، د DIA ډیټا د لوړې پیچلتیا له امله، د DIA میکروپروټوم ډیټا تحلیل لاهم د لویو ستونزو سره مخ دی. د مصنوعي استخباراتو پراختیا او ژورې زده کړې تمه کیږي چې د DIA ډیټا تحلیلونو دقت او بشپړتیا ته وده ورکړي.

د میټاپروټیومکس ډیټا تحلیل کې ، یو له مهمو ګامونو څخه د پروټین ترتیب ډیټابیس جوړول دي. د مشهورو څیړنو ساحو لکه د کولمو فلورا لپاره، د کولمو مایکروبیل ډیټابیسونه لکه IGC او HMP کارول کیدی شي، او د پیژندنې ښې پایلې ترلاسه شوي. د ډیری نورو میټاپروټومیک تحلیلونو لپاره ، د ډیټابیس جوړولو خورا مؤثره ستراتیژي لاهم د میټاګینومیک ترتیب کولو ډیټا پراساس د نمونې ځانګړي پروټین ترتیب ډیټابیس رامینځته کول دي. د مایکروبیل ټولنې نمونو لپاره چې د لوړې پیچلتیا او لوی متحرک سلسلې سره، دا اړینه ده چې د ترتیب کولو ژوروالی زیات کړي ترڅو د ټیټ کثرت ډولونو پیژندنه زیاته کړي، په دې توګه د پروټین ترتیب ډیټابیس پوښښ ښه کړي. کله چې د معلوماتو ترتیب کول شتون نلري، د عامه ډیټابیس اصلاح کولو لپاره د تکراري لټون میتود کارول کیدی شي. په هرصورت، تکراري لټون ممکن د FDR کیفیت کنټرول اغیزه وکړي، نو د لټون پایلې باید په احتیاط سره وڅیړل شي. سربیره پردې ، د میټاپروټومیک تحلیل کې د دودیز FDR کیفیت کنټرول ماډلونو پلي کول لاهم د سپړنې وړ دي. د لټون ستراتیژۍ په شرایطو کې، د هایبرډ سپیکٹرل کتابتون ستراتیژي کولی شي د DIA میټاپروټومیک پوښښ ژورتیا ته وده ورکړي. په وروستي کلونو کې، د ژورې زده کړې پراساس رامینځته شوي وړاندوینه شوي سپیکٹرل کتابتون د DIA پروټومکس کې غوره فعالیت ښودلی. په هرصورت، د میټاپروټوم ډیټابیسونه اکثرا په ملیونونو پروټین داخلې لري، چې پایله یې د وړاندوینې وړ سپیکٹرل کتابتونونو لویه پیمانه ده، د کمپیوټر ډیری سرچینې مصرفوي، او د لوی لټون ځای پایله کوي. برسېره پردې، په میټاپروټیومونو کې د پروټین ترتیبونو ترمنځ ورته والی خورا ډیر توپیر لري، دا ستونزمن کوي ​​​​چې د سپیکٹرل کتابتون د وړاندوینې ماډل دقت ډاډمن کړي، نو د وړاندوینې وړ سپیکٹرل کتابتونونه په پراخه کچه په میټاپروټیومکس کې ندي کارول شوي. برسېره پر دې، د پروټین نوي تحلیل او د طبقه بندي تشریح کولو ستراتیژیو ته اړتیا ده چې د لوړ ترتیب سره ورته پروټینونو میټاپروټومیک تحلیل کې پلي شي.

په لنډیز کې، د مایکروبیوم څیړنې ټیکنالوژۍ په توګه، د میټاپروټومکس ټیکنالوژۍ د پام وړ څیړنې پایلې ترلاسه کړي او د پراختیا لوی ظرفیت هم لري.