本期美格导读为大家播报有关代谢组的最新研究进展！
标题：Epigenome-metabolism nexus in the retina: implications for aging and disease
译名：视网膜中的表观基因组-代谢关系：对衰老和疾病的影响
作者：Anupam K Mondal等
时间：2024-05-22
期刊：Trends in Genetics
影响因子：11.4
DOI：10.1016/j.tig.2024.04.012
摘要
表观基因组修饰和代谢物之间的密切联系暗示了细胞代谢在转录调控中的关键作用。视网膜是一种高代谢的组织，它通过整合来自遗传、表观遗传和细胞外信号的输入进行调节。精确的全球表观基因组特征指导着复杂的视网膜结构和功能的发育和平衡。表观基因组和新陈代谢的调整是衰老的标志，凸显了表观基因组-新陈代谢关系与影响视网膜的衰老相关多因素特征（包括老年性黄斑变性和青光眼）之间的联系。本研究重点关注视网膜基因调控的表观基因组学和代谢控制的新原理，并强调它们对人类疾病的影响。此外，研究者还讨论了针对表观基因组-代谢组关系改变生活方式以维持视网膜功能的潜在缓解策略。
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基于ADAR的RNA疗法在视网膜中所展示的前景，由此可能会带来转化方面的突破。表观遗传和代谢过程之间的协同作用代表了分子串扰，可以为视网膜生物学和疾病提供独特的见解。
标题：In-depth organic mass cytometry reveals differential contents of 3-hydroxybutanoic acid at the single-cell level
译名：深度有机质谱细胞仪揭示单细胞水平上3-羟基丁酸的不同含量
作者：Shaojie Qin等
时间：2024-05-23
期刊：Nature Communications
影响因子：16.6
DOI：10.1038/s41467-024-48865-2
摘要
全面的单细胞代谢分析对于揭示表型异质性和阐明生物过程的分子机制至关重要。然而，由于代谢物覆盖范围有限且无法区分异构体，单细胞代谢组学仍然面临挑战性。本研究建立了一个用于深入有机质细胞仪的单细胞代谢组学平台。单细胞分析时间的延长保证了代谢物鉴定和异构体鉴别所需的足够的MS/MS采集，而在线采样则确保了该方法的高通量。在单细胞中鉴定出的代谢物数量最多（约 600 种），并通过对不同群组中 3-hydroxybutanoic acid 含量差异的研究，首次证明了 MCF-7 细胞的精细亚型。单细胞转录组分析揭示了3-羟基丁酸下游抗氧化应激基因（如金属硫蛋白2（MT2A））的表达差异，而荧光激活细胞分选试验证实了3-羟基丁酸与靶蛋白之间的正相关关系；这些结果表明，3-羟基丁酸的异质性为癌细胞提供了不同的抵抗周围氧化应激的能力。
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该项研究为深度单细胞代谢组分析和癌症期间发生的生理和病理过程的研究铺平了道路。
标题：Integrative multi-omics profiling in human decedents receiving pig heart xenografts
译名：对接受猪心脏异种移植的人类死者进行多组学综合分析
作者：Eloi Schmauch等
时间：2024-05-17
期刊：Nature Medicine
影响因子：82.9
DOI：10.1038/s41591-024-02972-1
摘要
在之前的一项研究中，将来自10个基因编辑猪的心脏异种移植物移植到两名人类死者体内后，并没有出现急性发作的细胞或抗体介导的排斥反应。本研究为了更好地了解异种移植后的详细分子状况，研究者每隔6小时从移植者身上获取的血液样本进行批量和单细胞转录组学、脂质组学、蛋白质组学和代谢组学，并进行组织学和转录组组织分析。研究者观察到从死者1（男性）获得的外周血单核细胞和异种移植组织中的大量早期免疫反应，这些反应与下游T细胞和自然杀伤细胞活性相关。纵向分析表明存在缺血再灌注损伤，T细胞免疫抑制不足会加剧了这种损伤，这与先前在猪对非人灵长类动物研究中发现的围手术期心脏异种移植功能障碍一致。此外，在移植后42小时，细胞代谢和肝损伤途径发生重大改变，这与整个器官的生理功能严重失调有关。相比之下，与死者1相比，死者2（女性）在RNA、蛋白质、脂质和代谢谱方面观察到相对较小的变化。
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总体而言，这些多组学分析描绘了两名人类死者对心脏异种移植的不同反应，并揭示了异种移植后早期分子和免疫反应的新见解。这些发现可能有助于开发靶向治疗方法，以限制缺血再灌注损伤相关表型并改善心肌缺血再灌注损伤。
标题：A Direct Link Implicating Loss of SLC26A6 to Gut Microbial Dysbiosis, Compromised Barrier Integrity and Inflammation
译名：SLC26A6的缺失与肠道微生物菌群失调、屏障完整性受损和炎症有直接联系
作者：Arivarasu N Anbazhagan等
时间：2024-05-10
期刊：Gastroenterology
影响因子：29.4
DOI：10.1053/j.gastro.2024.05.002
摘要
拟阴离子转运体-1（PAT1，SLC26A6）在肠道草酸盐和碳酸氢盐分泌中起着关键作用。PAT1基因敲除（PKO）小鼠表现出高草酸尿症和肾结石。值得注意的是，炎症性肠病（IBD）等疾病也与较高的高草酸尿症和肾炎风险有关。然而，PAT1缺乏症在肠道屏障完整性和结肠炎易感性中的潜在作用目前尚不明确。给年龄匹配的PKO 和野生型 (WT) 幼鼠在饮用水中添加3.5%-DSS 6天。通过RT-PCR和Western 印迹法测定紧密连接（TJ）蛋白的mRNA和蛋白表达。通过测量腹泻表型、细胞因子表达和H&E染色来评估炎症的严重程度。分别通过16S rRNA测序和质谱分析了肠道微生物组和相关代谢组。结果发现PKO小鼠在接受DSS治疗后，出现体重减轻、肠道通透性、结肠炎症和腹泻明显增加的情况。此外，与对照组相比，PKO 小鼠表现出微生物菌群失调、丁酸盐和产生丁酸盐的微生物的水平明显降低的现象。将 WT 小鼠和PKO小鼠同群饲养4周后，WT小鼠结肠中的TJ蛋白表达出现了类似PKO的特征。结果表明，PAT1的缺失会破坏肠道微生物组和相关代谢物，降低肠道屏障完整性，并增加宿主对肠道炎症的易感性。
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因此，这些发现凸显了草酸盐转运体PAT1在促进肠道屏障完整性方面的新作用，草酸盐转运体PAT1的缺乏疑似IBD的发病机制之一。
标题：Gut microbiome composition and metabolic activity in women with diverticulitis
译名：憩室炎女性的肠道微生物组组成和代谢活动
作者：Wenjie Ma等
时间：2024-04-29
期刊：Nature Communications
影响因子：16.6
DOI：10.1038/s41467-024-47859-4
摘要
憩室炎是最常见的胃肠道诊断之一，其发病机制在很大程度上尚未知。通过利用在大型前瞻性群体中收集的粪便，研究者对121名被诊断患有需要使用抗生素或住院治疗的憩室炎女性（病例）进行了宏基因组测序和非靶向代谢组学分析，并根据年龄和种族与121名没有憩室炎的女性（对照组）进行匹配。与对照组相比，憩室炎病例的总体微生物群落结构和代谢组学特征存在差异，包括促炎瘤胃球菌、1,7-二甲基尿酸和组氨酸相关代谢物的富集，以及产生丁酸盐的细菌和抗炎神经酰胺的耗竭。通过综合多组学分析，检测到憩室炎特有的共变异微生物和代谢特征，例如嗜胆菌和胆汁酸。此外，该研究观察到微生物组成调节了富含纤维的谨慎饮食与憩室炎之间的保护性关联。
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本项研究结果有助于深入了解与憩室炎相关的炎症相关微生物和代谢特征的扰动，支持基于微生物的诊断和治疗靶标的潜力。
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