Põhierinevus metaboolse voo analüüsi ja voolutasakaalu analüüsi vahel on see, et metaboolse voo analüüs on kujutise fluxoomika meetod metaboliitide tootmis- ja tarbimismäärade analüüsimiseks bioloogilises süsteemis, samas kui voolutasakaalu analüüs on matemaatiline fluxoomika meetod analüüsimiseks. metaboliitide vool läbi metaboolse võrgustiku.
Fluxoomika viitab erinevatele lähenemisviisidele, mida kasutatakse metaboolsete reaktsioonide kiiruse määramiseks bioloogilises süsteemis. Fluksoomika tähtsus seisneb selles, et metaboolsed vood määravad tavaliselt raku fenotüübid. Metaboolne voog on metaboliidi muundamine metaboolses võrgus. On kaks olulist fluxoomika või vooluanalüüsi tehnoloogiat. Need on metaboolse voo analüüs ja voolu tasakaalu analüüs.
Mis on ainevahetusvoo analüüs?
Metaboolse voo analüüs (MFA) on kujutise fluxoomika tehnika, mis analüüsib metaboliitide tootmist ja tarbimise määra bioloogilises süsteemis. See meetod võimaldab metaboliitide kvantifitseerimist rakusisesel tasemel. Seetõttu selgitab see meetod raku keskse metabolismi. Metaboolse voo analüüsis kasutatakse voo analüüsiks tavaliselt 13C fluxoomikal põhinevat meetodit. 13C fluxoomikas rikastatakse metaboolseid prekursoreid enne bioloogilisse süsteemi viimist 13C-ga. Hiljem mõõdetakse pildistamistehnikaid, nagu massispektromeetria ja tuumamagnetresonantsspektroskoopia, kasutades 13C metaboliitidesse sisenemise taset.
Joonis 01: Ainevahetusvoo analüüs
Lisaks saab metaboolseid vooge mõõta stöhhiomeetriaga. Metaboolse voo analüüsis määravad stöhhiomeetrilised mudelid ja massispektromeetria meetodid isotoopmärgistusaineid sisaldavate fragmentide ülekandumise ühest metaboliidist teise metaboolses võrgus. Seega saab selle tehnika abil saada teavet kogu metaboolse võrgu ja raku fenotüübi kohta. Lisaks on metaboolse voo analüüsil palju rakendusi. See meetod võib määrata piirid bioloogilise süsteemi võimele toota biokeemilist ainet nagu etanool. Lisaks sellele võib see tehnika ennustada reageerimist geenide lisamisele või väljalangemisele.
Mis on voobilansi analüüs?
Voolustasakaalu analüüs (FBA) on matemaatiline fluxoomika tehnika, mis analüüsib metaboliitide voolu läbi metaboolse võrgu. Seda tehakse kaheastmelise protsessi kaudu. Esimeses etapis esitatakse metaboolsed reaktsioonid matemaatiliselt numbrilise maatriksi kujul, mis sisaldab iga reaktsiooni stöhhiomeetrilisi koefitsiente. Need stöhhiomeetrilised koefitsiendid seavad süsteemi mudelile piiranguid. Selliste piirangute pakkumisega vähendatakse süsteemi võimalikke lahenduste komplekte. Teises etapis, pärast piirangute lisamist, optimeeritakse süsteemi mudel. Voolu tasakaalu analüüs arvutab ül altoodud mehhanismi abil metaboliitide voolu metaboolses võrgus. Seega on FBA abil võimalik ennustada organismi kasvukiirust või biotehnoloogiliselt olulise metaboliidi tootmiskiirust.
Joonis 02: Voolubilansi analüüs
Voobilansi analüüsi ressursside hulka kuuluvad BIGG andmebaas, COBRA tööriistakast ja FASIMU (FBA simulatsioonitarkvara metaboloomika). Voolu tasakaalu analüüsil on mitmesuguseid kasutusviise füsioloogilistes uuringutes, lünkade täitmisel ja genoomi mastaabis sünteetilises bioloogias. Lisaks saab FBA-d kasutada ka selliste oluliste kofaktorite, nagu ATP, NADH või NADPH, saagise ennustamiseks.
Metaboolse voo analüüsi ja voolutasakaalu analüüsi sarnasused
- Ainevahetusvoo analüüs ja voo tasakaalu analüüs on vooanalüüsi tehnoloogiad.
- Mõlemad tehnikad kuuluvad süsteemibioloogia valdkonda
- Need meetodid võivad määrata ainevahetuse voogu bioloogilises süsteemis.
- Neil tehnikatel on laialdased rakendused.
- Mõlemad tehnikad võivad määrata raku fenotüübi.
Metaboolse voo analüüsi ja voo tasakaalu analüüsi erinevus
Metaboolse voo analüüs on kujutise fluxoomika meetod, mida kasutatakse metaboliitide tootmis- ja tarbimismäärade analüüsimiseks bioloogilises süsteemis, samas kui voolutasakaalu analüüs on matemaatiline fluxoomika tehnika, mis analüüsib metaboliitide voogu metaboolse võrgu kaudu. Niisiis, see on peamine erinevus metaboolse voo analüüsi ja voo tasakaalu analüüsi vahel. Lisaks kasutatakse metaboolse voo analüüsis metaboolsete voogude määramiseks massispektromeetriat või tuumamagnetresonantsi, samas kui voo tasakaalu analüüsis kasutatakse metaboolsete voogude määramiseks matemaatilist (numbrilist) maatriksit.
Järgmine infograafik loetleb kõrvuti võrdlemiseks tabelina metaboolse voo analüüsi ja voo tasakaalu analüüsi erinevused.
Kokkuvõte – ainevahetusvoo analüüs vs voolutasakaalu analüüs
Vooluanalüüsi (fluksoomika) tehnoloogiaid kasutatakse metaboolsete reaktsioonide määramiseks bioloogilises süsteemis. On kaks peamist vooanalüüsi tehnoloogiat. Need on metaboolse voo analüüs ja voo tasakaalu analüüs. Metaboolse voo analüüs on pildistamise fluxoomika meetod metaboliitide tootmise ja tarbimismäärade analüüsimiseks bioloogilises süsteemis, samas kui voolu tasakaalu analüüs on matemaatiline fluxoomika meetod metaboliitide voolu analüüsimiseks metaboolse võrgu kaudu. Seega võtab see kokku erinevuse metaboolse voo analüüsi ja voolu tasakaalu analüüsi vahel.
