2020-08-26
微生物存在于人体、植物、土壤、海洋、空气等各种环境中，和全球正在面临的三大挑战：疾病、环境、能源之间密不可分[1]。充分了解微生物是管理和利用微生物的重要前提。
随着高通量测序技术的普及，微生物研究逐渐进入大数据时代。在微生物群落研究中，主流存在三种研究技术，分别是微生物多样性组成谱测序，宏基因组测序和宏转录组测序。大家是否有时候会陷入疑惑，我该选择哪种技术研究我的课题呢？
现在小编就以精简的语言对这三种技术做个总结：
1、想要快速得知样本的微生物组成，优选微生物组成谱测序；
2、追求高分辨率、精细的微生物组成及其潜在功能，优选宏基因组测序；
3、追求高分辨率、精细的微生物组成及其活性表达的功能，优选宏转录组测序。
但是，你的微生物组研究真的止步于此了吗？
在模式生物研究中，转录组和蛋白组有较多的数据积累，有大量的研究表明：蛋白水平与转录水平的相关性很低，远超大家的想象，并且蛋白质往往以结构物质、活性酶、激素、抗体等多种形式直接参与生命活动、发挥生理功能。因此，转录下游的组学，尤其是蛋白组学的研究还是非常有必要的。
表1 不同生物体内mRNA和蛋白质相关性结果[2]
隆重介绍今天的主角——宏蛋白组学研究
宏蛋白组学（MetaProteomics）, 是指特定时刻下，环境微生物所表达的所有蛋白，蛋白水平的研究可以进行微生物群落的一致性、活性和功能分析，能够提供宏基因组无法获取的信息。通过宏基因组预测得到的功能蛋白与宏蛋白组得到的真实蛋白进行比较，可知道二者之间的相关性。下方是健康人的肠道微生物群潜在功能（宏基因组）和有效功能（宏蛋白组）之间的数据比较[3]：
图1 top5的门、top10 的属以及top10的KOG丰度做箱型图
（MG数据为蓝色左，MP数据为红色）
结果表明：宏基因组和宏蛋白组的数据关于物种分类水平上比较一致，但是在功能方面MG与MP差异较大。结合后续肠道微生物群中的保守和可变特征分析、某些门的特定功能贡献分析，该文章作者提倡将MP作为调查基因在健康和疾病中的功能作用的方法。
今天简单介绍了一下宏蛋白组研究的必要性和重要性，继续关注派森诺生物公众号，更多宏蛋白组的应用将继续提供给大家。从今天开始，研究微生物群落的你和宏蛋白组“锁了”吗？
参考文献：
[1]Zhao H, Chen W. Chemical biotechnology: microbial solutions to global change. Editorial overview. Curr Opin Biotechnol. 2008;19(6):541-543. doi:10.1016/j.copbio.2008.10.008
[2]Maier, T. , Marc Güell, & Serrano, L. . (2009). Correlation of mrna and protein in complex biological samples. Febs Letters, 583(24), 3966-3973.
[3]Tanca A, Abbondio M, Palomba A, et al. Potential and active functions in the gut microbiota of a healthy human cohort. Microbiome. 2017;5(1):79. Published 2017 Jul 14. doi:10.1186/s40168-017-0293-3
