Klíčový rozdíl mezi analýzou metabolického toku a analýzou bilance toku je v tom, že analýza metabolického toku je zobrazovací fluxomická technika pro analýzu produkce a spotřeby metabolitů v biologickém systému, zatímco analýza toku je matematická fluxomická technika pro analýzu tok metabolitů přes metabolickou síť.
Fluxomika označuje různé přístupy používané ke stanovení rychlostí metabolických reakcí v biologickém systému. Význam fluxomiky spočívá v tom, že metabolické toky obvykle určují buněčné fenotypy. Metabolický tok je přeměna metabolitu v metabolické síti. Existují dvě důležité technologie fluxomiky nebo analýzy toku. Jsou to analýzy metabolického toku a analýza toku rovnováhy.
Co je to analýza metabolického toku?
Analýza metabolického toku (MFA) je zobrazovací fluxomická technika, která analyzuje míru produkce a spotřeby metabolitů v biologickém systému. Tato technika umožňuje kvantifikaci metabolitů na intracelulární úrovni. Proto tato technika objasňuje centrální metabolismus buňky. V analýze metabolického toku se pro analýzu toku běžně používá 13C metoda založená na fluxomice. V 13C fluxomikách jsou metabolické prekurzory obohaceny o 13C před zavedením do biologického systému. Později se pomocí zobrazovacích technik, jako je hmotnostní spektrometrie a nukleární magnetická rezonanční spektroskopie, měří úroveň inkorporace 13C do metabolitů.
Obrázek 01: Analýza metabolického toku
Navíc metabolické toky lze měřit stechiometrií. V analýze metabolického toku určují stechiometrické modely a metody hmotnostní spektrometrie přenos skupin obsahujících izotopové indikátory z jednoho metabolitu do druhého v metabolické síti. Tato technika tedy může odvodit informace o celé metabolické síti a buněčném fenotypu. Kromě toho má analýza metabolického toku mnoho aplikací. Tato technika může určit limity schopnosti biologického systému produkovat biochemické činidlo, jako je ethanol. Kromě toho může tato technika předpovídat reakci na přidání nebo vyřazení genu.
Co je to analýza bilance toku?
Flux balance analysis (FBA) je matematická fluxomická technika, která analyzuje tok metabolitů metabolickou sítí. Provádí se procesem ve dvou krocích. V prvním kroku jsou metabolické reakce reprezentovány matematicky ve formě numerické matice obsahující stechiometrické koeficienty každé reakce. Tyto stechiometrické koeficienty omezují model systému. Poskytnutím omezení, jako je toto, se sníží možné sady řešení systému. Ve druhém kroku, po přidání omezení, je systémový model optimalizován. Analýza tokové rovnováhy vypočítává tok metabolitů v metabolické síti pomocí výše uvedeného mechanismu. Je tedy možné předpovědět rychlost růstu organismu nebo rychlost produkce biotechnologicky důležitého metabolitu prostřednictvím FBA.
Obrázek 02: Analýza bilance toku
Prostředky pro analýzu bilance toku zahrnují databázi BIGG, sadu nástrojů COBRA a FASIMU (softwarová metabolomika simulace FBA). Analýza rovnováhy toku má různá použití ve fyziologických studiích, úsilí o vyplnění mezer a syntetické biologii na úrovni genomu. Kromě toho lze FBA také použít k predikci výtěžku důležitých kofaktorů, jako je ATP, NADH nebo NADPH.
Podobnosti mezi analýzou metabolického toku a analýzou bilance toku
- Analýza metabolického toku a analýza bilance toku jsou technologie analýzy toku.
- Obě techniky spadají do oblasti systémové biologie
- Tyto techniky mohou určit metabolický tok v biologickém systému.
- Tyto techniky mají široké použití.
- Obě techniky mohou určit buněčný fenotyp.
Rozdíl mezi analýzou metabolického toku a analýzou bilance toku
Analýza metabolického toku je zobrazovací fluxomická technika používaná k analýze rychlosti produkce a spotřeby metabolitů v biologickém systému, zatímco analýza bilance toku je matematická fluxomická technika, která analyzuje tok metabolitů metabolickou sítí. Toto je klíčový rozdíl mezi analýzou metabolického toku a analýzou bilance toku. Kromě toho analýza metabolických toků používá k určení metabolických toků hmotnostní spektrometrii nebo nukleární magnetickou rezonanci, zatímco analýza tokové rovnováhy používá k určení metabolických toků matematickou (numerickou) matici.
Následující infografika uvádí rozdíly mezi analýzou metabolického fluxu a analýzou flux balance v tabulkové formě pro srovnání vedle sebe.
Shrnutí – Analýza metabolického toku vs Analýza rovnováhy toku
Technologie analýzy toku (fluxomika) se používají k určení rychlosti metabolických reakcí v biologickém systému. Existují dvě hlavní technologie analýzy toku. Jsou to analýza metabolických toků a analýza bilance toků. Analýza metabolického toku je zobrazovací fluxomiká technika pro analýzu rychlosti produkce a spotřeby metabolitů v biologickém systému, zatímco analýza bilance toku je matematická fluxomická technika pro analýzu toku metabolitů metabolickou sítí. Toto shrnuje rozdíl mezi analýzou metabolického toku a analýzou toku rovnováhy.
