Kluczowa różnica między analizą strumienia metabolicznego a analizą bilansu strumienia polega na tym, że analiza strumienia metabolicznego jest techniką obrazowania fluxomiki do analizowania szybkości produkcji i zużycia metabolitów w systemie biologicznym, podczas gdy analiza bilansu strumienia jest matematyczną techniką fluxomiki do analizy przepływ metabolitów przez sieć metaboliczną.
Fluxomics odnosi się do różnych podejść stosowanych do określania szybkości reakcji metabolicznych w systemie biologicznym. Znaczenie fluxomiki polega na tym, że przepływy metaboliczne zwykle determinują fenotypy komórkowe. Strumień metaboliczny to przemiana metabolitów w sieci metabolicznej. Istnieją dwie ważne technologie fluxomics lub analizy strumienia. Są to analiza przepływu metabolicznego i analiza bilansu przepływu.
Co to jest analiza przepływu metabolicznego?
Analiza przepływu metabolicznego (MFA) to technika obrazowania fluxomicznego, która analizuje tempo produkcji i zużycia metabolitów w układzie biologicznym. Ta technika pozwala na ilościowe oznaczenie metabolitów na poziomie wewnątrzkomórkowym. Dlatego ta technika wyjaśnia centralny metabolizm komórki. W analizie strumieni metabolicznych, metoda oparta na fluxomice 13C jest powszechnie stosowana do analizy strumieni. W fluxomice 13C prekursory metaboliczne są wzbogacane w 13C przed wprowadzeniem do systemu biologicznego. Później, przy użyciu technik obrazowania, takich jak spektrometria mas i spektroskopia magnetycznego rezonansu jądrowego, mierzy się poziom włączenia 13C do metabolitów.
Rysunek 01: Analiza przepływu metabolicznego
Ponadto przepływy metaboliczne można mierzyć stechiometrycznie. W analizie strumienia metabolicznego modele stechiometryczne i metody spektrometrii masowej określają transfer ugrupowań zawierających znaczniki izotopowe z jednego metabolitu do drugiego w sieci metabolicznej. Tak więc technika ta może uzyskać informacje o całej sieci metabolicznej i fenotypie komórkowym. Ponadto analiza strumieni metabolicznych ma wiele zastosowań. Ta technika może określić granice zdolności systemu biologicznego do wytwarzania środka biochemicznego, takiego jak etanol. Oprócz tego technika ta może przewidywać odpowiedź na dodanie genów lub nokauty.
Co to jest analiza bilansu strumienia?
Analiza równowagi przepływu (FBA) to matematyczna technika fluxomiki, która analizuje przepływ metabolitów przez sieć metaboliczną. Odbywa się to w dwóch etapach. W pierwszym etapie reakcje metaboliczne są przedstawiane matematycznie w postaci matrycy numerycznej zawierającej współczynniki stechiometryczne każdej reakcji. Te współczynniki stechiometryczne nakładają ograniczenia na model systemu. Zapewniając takie ograniczenia, możliwe zestawy rozwiązań dla systemu są ograniczone. W drugim kroku, po dodaniu ograniczeń, optymalizowany jest model systemu. Analiza równowagi strumienia oblicza przepływ metabolitów w sieci metabolicznej przy użyciu powyższego mechanizmu. Dzięki temu możliwe jest przewidzenie tempa wzrostu organizmu lub tempa produkcji ważnego biotechnologicznie metabolitu za pomocą FBA.
Rysunek 02: Analiza bilansu strumienia
Zasoby do analizy bilansu strumieni obejmują bazę danych BIGG, zestaw narzędzi COBRA i FASIMU (metabolomika oprogramowania symulacyjnego FBA). Analiza równowagi strumieni ma różnorodne zastosowania w badaniach fizjologicznych, wypełnianiu luk i biologii syntetycznej w skali genomu. Ponadto FBA można również wykorzystać do przewidywania wydajności ważnych kofaktorów, takich jak ATP, NADH lub NADPH.
Podobieństwa między analizą strumienia metabolicznego a analizą bilansu strumienia
- Analiza strumieni metabolicznych i analiza bilansu strumieni to technologie analizy strumieni.
- Obie techniki wchodzą w zakres biologii systemowej
- Te techniki mogą określić przepływ metaboliczny w systemie biologicznym.
- Te techniki mają szerokie zastosowanie.
- Obie techniki mogą określić fenotyp komórki.
Różnica między analizą strumienia metabolicznego a analizą bilansu strumienia
Analiza strumienia metabolicznego to technika obrazowania fluxomicznego używana do analizy tempa produkcji i zużycia metabolitów w systemie biologicznym, natomiast analiza bilansu strumienia to matematyczna technika fluxomiczna, która analizuje przepływ metabolitów przez sieć metaboliczną. Jest to więc kluczowa różnica między analizą strumienia metabolicznego a analizą bilansu strumienia. Ponadto analiza strumienia metabolicznego wykorzystuje spektrometrię mas lub magnetyczny rezonans jądrowy do określenia strumieni metabolicznych, podczas gdy analiza bilansu strumieni wykorzystuje macierz matematyczną (numeryczną) do określania strumieni metabolicznych.
Poniższa infografika przedstawia różnice między analizą przepływu metabolicznego a analizą bilansu przepływu w formie tabelarycznej do bezpośredniego porównania.
Podsumowanie – Analiza strumienia metabolicznego a analiza bilansu strumienia
Technologie analizy strumienia (fluksomika) służą do określania szybkości reakcji metabolicznych w systemie biologicznym. Istnieją dwie główne technologie analizy strumienia. Są to analiza strumienia metabolicznego i analiza bilansu strumienia. Analiza strumienia metabolicznego to technika obrazowania fluxomicznego służąca do analizy tempa produkcji i zużycia metabolitów w układzie biologicznym, natomiast analiza bilansu strumieniowego to matematyczna technika fluxomiczna służąca do analizy przepływu metabolitów przez sieć metaboliczną. W ten sposób podsumowuje to różnicę między analizą strumienia metabolicznego a analizą bilansu strumienia.
