先天性代谢错误的特征是编码代谢酶的基因突变导致代谢物的积累或耗尽。例如，患有丙酸血症的人在丙酰-辅酶a羧化酶的两个亚基中都有突变，并在新生儿筛查中通过3HP的积累被诊断出来。
代谢改变也与各种各样的复杂疾病相关，包括肥胖、2型糖尿病和癌症，这些疾病通常也有遗传基础。
将基因组和基因表达变异与代谢差异联系起来对人类来说是一项艰巨的任务，因为除了获得个体的基因组序列外，还需要对年龄和性别匹配的个体进行代谢组和转录组的重复测量，理想情况下，这些个体的饮食和环境完全相同。
近日，研究人员以秀丽隐杆线虫为模型来研究代谢的个体差异。相关研究成果发表在《Nature》上，文章标题为：“C.elegansasamodelforinter-individualvariationinmetabolism”。
使用秀丽隐杆线虫的一个关键优势是，它是一种自我受精的雌雄同体，可以被喂食单一的细菌饲料。因此，等基因秀丽隐杆线虫菌株可以在标准化的条件下生长到大量的动物，几乎和细菌一样容易，这允许在代谢组学和转录组学中双重使用相同的样本。这些测量结果可以与覆盖秀丽隐杆线虫注释生化反应的基因组尺度代谢网络模型(如冰岛)相结合，以获得关于遗传变异影响的功能预测。人们收集了大量代表基因独特个体的野生秀丽隐杆线虫菌株，并用于将基因组变异与大量性状联系起来。最后，CRISPR-Cas9基因组编辑有助于在完整动物中验证机械预测。
通过比较三种野生菌株和常用的N2实验室菌株，研究人员发现了已知代谢物和我们之前不知道的代谢物在丰度上的差异。后者的代谢物包括3-羟基丙酸(3HP)和几种氨基酸(3HP-aas)之间的缀合物，这些在野生菌株中含量要高得多。3HP是丙酸分流途径的中间体，当通过典型的、依赖于维生素b12的丙酸分解途径的流量受到干扰时，就会被激活。研究表明3HP-aas积累的增加是由HPHD-1的遗传变异引起的，3HP是HPHD-1的底物。结果表明，3hp-aa的产生代表了一种“分流中分流”的途径，以适应hphd-1中的功能降低等位基因。
这项研究为代谢网络模型的发展提供了一步，该模型捕捉了个体特异的代谢差异，并更紧密地代表了在整个物种中发现的多样性。