1. 대사체학이란 무엇인가?
대사체학은 생명체 내에서 생성되거나 변형되는 대사산물의 변화를 분석하여, 생물의 생리적 상태, 환경 반응 등을 규명하는 생물정보학의 한 분야이다.
이는 유전체학(Genomics), **단백질체학(Proteomics)**과 함께 생명 현상을 총체적으로 이해하는 데 핵심적인 역할을 한다.
대사체학이란 말은 영어로 Metabolomics라고도 불리며, 유전체(DNA) → 전사체(RNA) → 단백질체 → 대사체 순으로 생명체의 정보 흐름이 이어진다.
대사체는 생명 현상의 최종 산물이자 **표현형(phenotype)**을 결정하는 주요 요소로 간주된다.
2. 대사체 분석의 기본 워크플로우
대사체학 분석은 보통 다음과 같은 단계를 따른다:
- 실험 설계 – 대조군/실험군 구성
- 시료 수확 – 생리적 상태 보존
- 건조/보관 – 효소 비활성화 및 안정성 유지
- 추출 – 적절한 용매 사용
- 분석기기 활용 – LC-MS, GC-MS, NMR 등
- 데이터 마이닝 – 통계 분석, 시각화, 생물학적 해석
참고: NCBI Metabolomics Resource에서는 공신력 있는 대사체 데이터베이스 정보를 제공한다. (외부 DoFollow 링크)
3. 표적 분석과 비표적 분석의 차이
비표적 분석은 새로운 대사산물을 탐색할 때 활용된다.
표적 분석은 특정한 대사물질의 농도를 정량적으로 분석할 때 사용된다.
| 구분 | 비표적 분석 | 표적 분석 |
|---|---|---|
| 대상 | 모든 대사산물 | 특정 물질 |
| 목적 | 가설 탐색 | 가설 검증 |
| 정량성 | 상대 정량 | 절대 정량 |
| 활용 분야 | 바이오마커 발굴 | 질병 진단, 약물 연구 |
관련 글 보기: 표적 분석과 비표적 분석 차이점 완벽 정리
4. 대사체 분석 시료 준비법
시료 준비는 분석 정확도에 직접 영향을 미치는 핵심 단계이다.
수확
- 실험군, 대조군 모두 같은 시간대, 같은 조건에서 수확해야 한다.
- 대사 반응을 억제하기 위해 즉시 액체질소에 동결하거나 -80°C에 보관해야 한다.
건조
| 방법 | 장점 | 단점 |
|---|---|---|
| 동결 건조 | 효소 반응 억제, 품질 유지 | 시간 오래 걸림 |
| 실온 건조 | 장비 불필요 | 산화, 오염 가능성 있음 |
| 오븐 건조 | 빠름 | 열에 민감한 물질 변형 가능 |
5. 대사산물 추출 방법
적절한 용매 조합은 분석 가능 범위를 결정짓는 중요한 변수이다.
- 극성 대사산물 → 물, 메탄올
- 비극성 대사산물 → 클로로포름, 핵산
추출 효율을 높이기 위한 조건은 다음과 같다:
- 용매:시료 비율 = 10:1 이상
- 초음파 처리 = 10~30분
- 온도 조절 = 고온은 효율은 높지만 분해 위험 있음
6. 분석 장비별 전처리 조건
| 장비 | 전처리 방법 |
|---|---|
| LC-MS | 여과 (0.2㎛ 필터), 적절한 이동상 용해 |
| GC-MS | 유도체화, 건조 필수 |
| NMR | 중수소 용매 사용, 교반 필수, 수소 간섭 제거 |
7. 대사체학의 한계와 주의점
- 분석 기기에 따라 검출 가능한 분자 범위가 다르다.
- 극소량 물질은 LC-MS에서만 검출 가능하다(ppb 수준).
- 다양한 분석 기법을 통합해야 전체 대사체를 포괄할 수 있다.
8. 대사체학이 중요한 이유
대사체는 유전체의 결과이자, 표현형의 반영이기 때문에 다음과 같은 특성을 가진다:
- 환경 민감성: 음식, 스트레스, 질병 등 즉각 반응
- 표현형 반영력: 유전체 변이보다 최대 10,000배 큰 변화
- 질병 조기 진단 가능: 바이오마커로 사용 가능
내부 참고 링크: 바이오마커란 무엇인가?
✅ 요약 체크리스트
- 대사체학은 생명 활동의 최종 산물을 연구하는 학문이다.
- 표적/비표적 분석은 목적에 따라 선택되어야 한다.
- 시료 준비는 분석의 정확도를 결정한다.
- 추출, 분석기기 사용은 용매 및 조건에 따라 달라진다.
- 외부/내부 요인은 대사체 변화에 직접적 영향을 준다.