Nøgleforskellen mellem metabolisk fluxanalyse og fluxbalanceanalyse er, at metabolisk fluxanalyse er en billeddannende fluxomics-teknik til at analysere produktion og forbrugshastigheder af metabolitter i et biologisk system, mens fluxbalanceanalyse er en matematisk fluxomics-teknik til analyse. strømmen af metabolitter gennem et metabolisk netværk.
Fluxomics henviser til forskellige tilgange, der bruges til at bestemme hastigheden af metaboliske reaktioner i et biologisk system. Betydningen af fluxomics er, at metaboliske fluxer norm alt bestemmer cellulære fænotyper. Metabolisk flux er metabolitomdannelsen i et metabolisk netværk. Der er to vigtige fluxomics- eller fluxanalyseteknologier. De er metabolisk fluxanalyse og fluxbalanceanalyse.
Hvad er Metabolic Flux-analyse?
Metabolisk fluxanalyse (MFA) er en billeddannende fluxomics-teknik, der analyserer produktionen og forbruget af metabolitter i et biologisk system. Denne teknik giver mulighed for kvantificering af metabolitter på et intracellulært niveau. Derfor belyser denne teknik cellens centrale stofskifte. I metabolisk fluxanalyse bruges den 13C fluxomics-baserede metode almindeligvis til fluxanalyse. I 13C fluxomics beriges de metaboliske prækursorer med 13C før introduktion i det biologiske system. Senere, ved hjælp af billeddannelsesteknikker såsom massespektrometri og kernemagnetisk resonansspektroskopi, måles niveauet af inkorporering af 13C i metabolitter.
Figur 01: Metabolisk fluxanalyse
Desuden kan metaboliske fluxer måles med støkiometri. I metabolisk fluxanalyse bestemmer støkiometriske modeller og massespektrometrimetoder overførslen af dele indeholdende isotopiske sporstoffer fra en metabolit til en anden i et metabolisk netværk. Således kan denne teknik udlede information om hele det metaboliske netværk og cellulære fænotype. Desuden har metabolisk fluxanalyse mange anvendelser. Denne teknik kan bestemme grænserne for et biologisk systems evne til at producere et biokemisk middel såsom ethanol. Derudover kan denne teknik forudsige respons på gentilføjelser eller knockouts.
Hvad er fluxbalanceanalyse?
Fluxbalanceanalyse (FBA) er en matematisk fluxomics-teknik, der analyserer strømmen af metabolitter gennem et metabolisk netværk. Det gøres via en to-trins proces. I det første trin er metaboliske reaktioner repræsenteret matematisk i form af en numerisk matrix indeholdende støkiometriske koefficienter for hver reaktion. Disse støkiometriske koefficienter pålægger systemmodellen begrænsninger. Ved at give begrænsninger som denne reduceres de mulige sæt af løsninger til systemet. I det andet trin, efter tilføjelser af begrænsninger, er systemmodellen optimeret. Fluxbalanceanalyse beregner strømmen af metabolitter i et metabolisk netværk ved at bruge ovenstående mekanisme. Derfor er det muligt at forudsige væksthastigheden af en organisme eller produktionshastigheden af en bioteknologisk vigtig metabolit gennem FBA.
Figur 02: Fluxbalanceanalyse
Ressourcerne til fluxbalanceanalyse inkluderer BIGG-databasen, COBRA-værktøjskassen og FASIMU (FBA-simuleringssoftware metabolomics). Fluxbalanceanalyse har forskellige anvendelser i fysiologiske undersøgelser, huludfyldningsbestræbelser og genom-skala syntetisk biologi. Ydermere kan FBA også bruges til at forudsige udbyttet af vigtige cofaktorer såsom ATP, NADH eller NADPH.
Ligheder mellem metabolisk fluxanalyse og fluxbalanceanalyse
- Metabolisk fluxanalyse og fluxbalanceanalyse er fluxanalyseteknologier.
- Begge teknikker falder inden for systembiologien
- Disse teknikker kan bestemme metabolisk flux i et biologisk system.
- Disse teknikker har mange anvendelsesmuligheder.
- Begge teknikker kan bestemme cellefænotype.
Forskellen mellem metabolisk fluxanalyse og fluxbalanceanalyse
Metabolisk fluxanalyse er en billeddannende fluxomics-teknik, der bruges til at analysere produktions- og forbrugshastigheder af metabolitter i et biologisk system, mens fluxbalanceanalyse er en matematisk fluxomics-teknik, der analyserer strømmen af metabolitter gennem et metabolisk netværk. Så dette er den vigtigste forskel mellem metabolisk fluxanalyse og fluxbalanceanalyse. Desuden bruger metabolisk fluxanalyse massespektrometri eller kernemagnetisk resonans til at bestemme metaboliske fluxer, mens fluxbalanceanalyse bruger en matematisk (numerisk) matrix til at bestemme metaboliske fluxer.
Den følgende infografik viser forskellene mellem metabolisk fluxanalyse og fluxbalanceanalyse i tabelform til sammenligning side om side.
Opsummering – Metabolisk fluxanalyse vs fluxbalanceanalyse
Fluxanalyse (fluxomics) teknologier bruges til at bestemme hastigheden af metaboliske reaktioner i et biologisk system. Der er to primære fluxanalyseteknologier. De er metabolisk fluxanalyse og fluxbalanceanalyse. Metabolisk fluxanalyse er en billeddannende fluxomics-teknik til at analysere produktion og forbrugshastigheder af metabolitter i et biologisk system, mens fluxbalanceanalyse er en matematisk fluxomics-teknik til at analysere strømmen af metabolitter gennem et metabolisk netværk. Dette opsummerer således forskellen mellem metabolisk fluxanalyse og fluxbalanceanalyse.
