Pengantar Analisis Metabolomik [PDF]

Citation preview

PENGANTAR ANALISIS METABOLOMIK



Metabolomik  Merupakan suatu analisis kuantitatif dan kualitatif secara menyeluruh terhadap semua molekul kecil yang ada dalam satu sel atau jaringan atau organisme tertentu  “Omik” merupakan skrining efisiensi tinggi (high throughput screening) berbasis biokimia dan karakterisasi molekuler sel, jaringan maupun organ..  Menjelaskan dan mengidentifikasi perbedaan antara organisme (misalnya perbedaan genotipe dan fenotipe dan klasifikasinya yang disebut kemotaksonomi) dan menjelaskan faktor-faktor lingkungan yang mempengaruhi reaksi-reaksi biokimia



Six systems biologists examining an elephant



Metabolomik (a) Skema umum organisasi Omics. Aliran informasi secara umum adalah dari gen ke transkrip, ke protein, ke metabolit, ke fungsi (atau fenotipe); sementara panah vertikal biru menunjukkan interaksi yang mengatur ekspresi omic masingmasing.



(b) Jalur metabolisme dan koneksi di lingkungan metabolit. R Goodacre. 2005. Metabolomics 1: 2



Metabolomik



The three cornerstones of metabolomics and the three main challenges related to metabolomic data analysis. J Boccard, S Rudaz. 2014. J. Chemometrics 28: 1



Metabolomik



A Krastanov. 2010. Biotechnol. & Biotechnol. Eq. 24:1



Metabolomik Strategies dalam analisis metabolomik Term



Deskripsi



Metabolomics



Identifikasi non-bias dan kuantifikasi semua metabolit dalam suatu sistem biologi. Persiapan sampel tidak harus mengecualikan suatu kelompok metabolit, dan selektivitas dan sensitivitas teknik analitis harus tinggi



Metabolite profiling



Identifikasi dan kuantifikasi sejumlah tertentu metabolit yang telah ada, umumnya terkait dengan jalur metabolit tertentu. Persiapan sampel dan instrumentasi yang digunakan dapat mengisolasi senyawa-senyawa target tersebut dari matriks lainnya sebelum deteksi, biasanya menggunakan teknik pemisahan kromatografi lalu dideteksi dengan MS. Dalam industri farmasi, cara ini secara luas digunakan untuk studi penemuan kandidat obat baru, produk metabolisme obat dan efek perawatan terapi



Metabolomik Term



Deskripsi



Metabolic Fingerprinting



Analisis sampel global dengan throughput tinggi, cepat, untuk memberikan klasifikasi sampel. Kuantifikasi dan identifikasi metabolik umumnya tidak digunakan. Sebuah alat skrining untuk membedakan antara sampel status biologis yang berbeda atau asal. Persiapan sampel sederhana dan, karena pemisahan kromatografi tidak ada, waktu analisis yang cepat kecil (biasanya 1 menit atau kurang) Analisis kualitatif dan kuantitatif dari satu atau beberapa metabolit yang terkait dengan reaksi metabolisme tertentu. Persiapan sampel yang ekstensif dan pemisahan dari metabolit lain diperlukan dan pendekatan ini terutama digunakan ketika diperlukan batas deteksi yang rendah.Umumnya, pemisahan kromatografi digunakan diikuti dengan deteksi MS atau UV yang sensitif



Metabolite target analysis



Metabolomik Term



Deskripsi



Metabonomics Evaluasi jaringan dan cairan biologis untuk perubahan tingkat metabolit endogen yang dihasilkan dari penyakit atau perawatan terapeutik WB Dunn, DI Ellis. 2005. Trends in Analytical Chemistry 24: 285



Metabolomik



WB Dunn, DI Ellis. 2005. Trends in Analytical Chemistry 24: 285



Seperation Technique - GC Mostly in Organic Chemistry High Chromatographic resolution Require chemical derivatization Mobile and stationary phase Alternative names



Seperation Technique - GC



Seperation Technique - HPLC Biochemistry and analytical chemistry Lower chromatographic resolution Wide range analytes Mobile and stationary phase Retention time



NMR Experiment A current through (green) generates a strong magnetic field polarizes the nuclei in the sample material (red). It is surrounded by the r.f. coil (black) delivers the computer generated r.f. tunes that initiate the nuclear quantum dance. At some point in time, the switch is turned and now the dance is recorded through the voltage it induces. the NMR signal, in the r.f. coil. The signals Fourier transform (FT) shows "lines" for different nuclei in different electronic environments.



Detection Technique - NMR A typical 950-MHz H NMR spectrum of urine showing the degree of spectral complexity



Detection Technique - MS



To identify and to quantify metabolites Serves to both separate and to detect Mass to charge ratios Using electron beam Ion source, mass analyzer and detector



Alur Analisis Metabolomik Flowchart studi metabolomik pada tumbuhan. Langkah persiapan sampel dapat diubah tergantung pada metode analisis; namun, secara umum banyak langkah yang umum. *Langkah ini dapat dihilangkan dalam analisis tertentu.)



KEMOMETRIK A HK Kim, R Verpoorte. 2010. Phytochemical Analysis 21: 4



Teknik Analitik Dalam Analisis Metabolomik



R Goodacre et al. 2004. Trends in Biotechnology 22: 245



Teknik Analitik Dalam Analisis Metabolomik



Some standard techniques used in metabolomic analysis. In general, one technology is not sufficient for the analysis of all compounds, but any form of separation will inherently introduce a bias towards the analytes being detected.



F Tugizimana, L Piater, I Dubery. 2013. South African Journal of Science 109