Ključna razlika med analizo presnovnega toka in analizo ravnotežja toka je v tem, da je analiza metaboličnega toka tehnika fluksomike slikanja za analizo stopenj proizvodnje in porabe metabolitov v biološkem sistemu, medtem ko je analiza ravnotežja toka matematična tehnika fluksomike za analizo pretok metabolitov skozi presnovno mrežo.
Fluxomics se nanaša na različne pristope, ki se uporabljajo za določanje hitrosti presnovnih reakcij v biološkem sistemu. Pomen fluksomike je v tem, da presnovni tokovi običajno določajo celične fenotipe. Presnovni tok je pretvorba metabolita v presnovni mreži. Obstajata dve pomembni tehnologiji fluksomike ali analize toka. To sta analiza presnovnega toka in analiza ravnotežja toka.
Kaj je analiza presnovnega toka?
Analiza presnovnega toka (MFA) je slikovna tehnika fluksomike, ki analizira stopnjo proizvodnje in porabe metabolitov v biološkem sistemu. Ta tehnika omogoča kvantifikacijo metabolitov na znotrajcelični ravni. Zato ta tehnika pojasnjuje osrednji metabolizem celice. V analizi presnovnega toka se za analizo toka običajno uporablja metoda 13C, ki temelji na fluksomiki. Pri 13C fluksomiki so presnovni prekurzorji obogateni z 13C pred vnosom v biološki sistem. Kasneje se z uporabo slikovnih tehnik, kot sta masna spektrometrija in spektroskopija z jedrsko magnetno resonanco, izmeri stopnja vgradnje 13C v metabolite.
Slika 01: Analiza presnovnega toka
Poleg tega je mogoče presnovne tokove izmeriti s stehiometrijo. Pri analizi presnovnega toka stehiometrični modeli in metode masne spektrometrije določajo prenos delov, ki vsebujejo izotopske sledilce, iz enega metabolita v drugega v presnovni mreži. Tako lahko ta tehnika pridobi informacije o celotnem presnovnem omrežju in celičnem fenotipu. Poleg tega ima analiza presnovnega toka veliko aplikacij. Ta tehnika lahko določi meje sposobnosti biološkega sistema pri proizvodnji biokemičnega sredstva, kot je etanol. Poleg tega lahko ta tehnika predvidi odziv na dodajanje ali izločanje genov.
Kaj je analiza bilance toka?
Flux Balance Analysis (FBA) je matematična tehnika fluksomike, ki analizira pretok metabolitov skozi presnovno mrežo. Izvaja se s postopkom v dveh korakih. V prvem koraku so presnovne reakcije matematično predstavljene v obliki numerične matrike, ki vsebuje stehiometrične koeficiente vsake reakcije. Ti stehiometrični koeficienti nalagajo omejitve modelu sistema. Z zagotavljanjem takšnih omejitev se zmanjša število možnih naborov rešitev za sistem. V drugem koraku, po dodajanju omejitev, se sistemski model optimizira. Analiza bilance pretoka izračuna pretok metabolitov v presnovni mreži z uporabo zgornjega mehanizma. Tako je mogoče predvideti hitrost rasti organizma ali stopnjo proizvodnje biotehnološko pomembnega metabolita s FBA.
Slika 02: Analiza bilance toka
Viri za analizo bilance toka vključujejo bazo podatkov BIGG, orodje COBRA in FASIMU (metabolomika programske opreme za simulacijo FBA). Analiza ravnotežja pretoka ima raznoliko uporabo v fizioloških študijah, prizadevanjih za zapolnjevanje vrzeli in sintetični biologiji na ravni genoma. Poleg tega se FBA lahko uporablja tudi za napovedovanje izkoristka pomembnih kofaktorjev, kot so ATP, NADH ali NADPH.
Podobnosti med analizo presnovnega toka in analizo ravnotežja toka
- Analiza presnovnega toka in analiza ravnovesja toka sta tehnologiji analize toka.
- Obe tehniki spadata na področje sistemske biologije
- Te tehnike lahko določijo presnovni tok v biološkem sistemu.
- Te tehnike imajo široko uporabo.
- Obe tehniki lahko določita celični fenotip.
Razlika med analizo presnovnega toka in analizo ravnotežja toka
Analiza presnovnega toka je tehnika slikovne fluksomike, ki se uporablja za analizo stopnje proizvodnje in porabe metabolitov v biološkem sistemu, medtem ko je analiza ravnovesja toka matematična tehnika fluksomike, ki analizira pretok metabolitov skozi presnovno mrežo. Torej, to je ključna razlika med analizo presnovnega toka in analizo ravnotežja toka. Poleg tega analiza presnovnega toka uporablja masno spektrometrijo ali jedrsko magnetno resonanco za določanje presnovnih tokov, medtem ko analiza ravnovesja toka uporablja matematično (numerično) matriko za določanje presnovnih tokov.
Naslednja infografika navaja razlike med analizo presnovnega toka in analizo ravnotežja toka v obliki tabele za vzporedno primerjavo.
Povzetek – Analiza presnovnega toka proti analizi ravnovesja toka
Tehnologije analize toka (fluxomics) se uporabljajo za določanje hitrosti presnovnih reakcij v biološkem sistemu. Obstajata dve glavni tehnologiji analize toka. To sta analiza presnovnega toka in analiza ravnotežja toka. Analiza presnovnega toka je slikovna tehnika fluksomike za analizo stopnje proizvodnje in porabe metabolitov v biološkem sistemu, medtem ko je analiza ravnovesja toka matematična tehnika fluksomike za analizo pretoka metabolitov skozi presnovno mrežo. To torej povzema razliko med analizo presnovnega toka in analizo ravnotežja toka.
