Nøkkelforskjellen mellom metabolsk fluksanalyse og fluksbalanseanalyse er at metabolsk fluksanalyse er en billeddannende flukskomikkteknikk for å analysere produksjons- og forbrukshastigheter av metabolitter i et biologisk system, mens fluksbalanseanalyse er en matematisk flukskomikkteknikk for å analysere flyten av metabolitter gjennom et metabolsk nettverk.
Fluxomics refererer til ulike tilnærminger som brukes for å bestemme hastigheten på metabolske reaksjoner i et biologisk system. Betydningen av fluxomics er at metabolske flukser vanligvis bestemmer cellulære fenotyper. Metabolsk fluks er metabolittkonverteringen i et metabolsk nettverk. Det er to viktige fluxomics- eller fluksanalyseteknologier. De er metabolsk fluksanalyse og fluksbalanseanalyse.
Hva er Metabolic Flux Analysis?
Metabolisk fluksanalyse (MFA) er en billeddannende flukskomikkteknikk som analyserer produksjon og forbruk av metabolitter i et biologisk system. Denne teknikken muliggjør kvantifisering av metabolitter på intracellulært nivå. Derfor belyser denne teknikken cellens sentrale metabolisme. I metabolsk fluksanalyse er den 13C fluxomics-baserte metoden ofte brukt for fluksanalyse. I 13C fluxomics, blir de metabolske forløperne beriket med 13C før introduksjon i det biologiske systemet. Senere, ved bruk av bildeteknikker som massespektrometri og kjernemagnetisk resonansspektroskopi, måles nivået av inkorporering av 13C i metabolitter.
Figur 01: Metabolic fluksanalyse
I tillegg kan metabolske flukser måles med støkiometri. I metabolsk fluksanalyse bestemmer støkiometriske modeller og massespektrometrimetoder overføringen av deler som inneholder isotopiske sporstoffer fra en metabolitt til en annen i et metabolsk nettverk. Dermed kan denne teknikken utlede informasjon om hele det metabolske nettverket og den cellulære fenotypen. Videre har metabolsk fluksanalyse mange bruksområder. Denne teknikken kan bestemme grensene for et biologisk systems evne til å produsere et biokjemisk middel som etanol. I tillegg til det kan denne teknikken forutsi respons på gentilføyelser eller knockouts.
Hva er fluksbalanseanalyse?
Fluksbalanseanalyse (FBA) er en matematisk flukskomikkteknikk som analyserer flyten av metabolitter gjennom et metabolsk nettverk. Det gjøres via en to-trinns prosess. I det første trinnet er metabolske reaksjoner representert matematisk i form av en numerisk matrise som inneholder støkiometriske koeffisienter for hver reaksjon. Disse støkiometriske koeffisientene legger begrensninger på systemmodellen. Ved å tilby begrensninger som dette, reduseres mulige sett med løsninger til systemet. I det andre trinnet, etter tillegg av begrensninger, optimaliseres systemmodellen. Fluksbalanseanalyse beregner flyten av metabolitter i et metabolsk nettverk ved å bruke mekanismen ovenfor. Derfor er det mulig å forutsi veksthastigheten til en organisme eller produksjonshastigheten til en bioteknologisk viktig metabolitt gjennom FBA.
Figur 02: Fluksbalanseanalyse
Ressursene for fluksbalanseanalyse inkluderer BIGG-databasen, COBRA-verktøykassen og FASIMU (FBA-simuleringsprogramvare metabolomics). Fluksbalanseanalyse har forskjellige bruksområder i fysiologiske studier, gapfylling og syntetisk biologi i genomskala. Videre kan FBA også brukes til å forutsi utbyttet av viktige kofaktorer som ATP, NADH eller NADPH.
likheter mellom metabolsk fluksanalyse og fluksbalanseanalyse
- Metabolisk fluksanalyse og fluksbalanseanalyse er fluksanalyseteknologier.
- Begge teknikkene faller innenfor feltet systembiologi
- Disse teknikkene kan bestemme metabolsk fluks i et biologisk system.
- Disse teknikkene har mange bruksområder.
- Begge teknikkene kan bestemme cellefenotype.
Forskjellen mellom metabolsk fluksanalyse og fluksbalanseanalyse
Metabolisk fluksanalyse er en billeddannende flukskomteknikk som brukes til å analysere produksjons- og forbruksrater av metabolitter i et biologisk system, mens fluksbalanseanalyse er en matematisk flukskomikkteknikk som analyserer flyten av metabolitter gjennom et metabolsk nettverk. Så dette er nøkkelforskjellen mellom metabolsk fluksanalyse og fluksbalanseanalyse. Videre bruker metabolsk fluksanalyse massespektrometri eller kjernemagnetisk resonans for å bestemme metabolske flukser, mens fluksbalanseanalyse bruker en matematisk (numerisk) matrise for å bestemme metabolske flukser.
Følgende infografikk viser forskjellene mellom metabolsk fluksanalyse og fluksbalanseanalyse i tabellform for side ved side-sammenligning.
Sammendrag – Metabolic fluksanalyse vs fluksbalanseanalyse
Fluksanalyse (fluxomics) teknologier brukes til å bestemme hastigheten på metabolske reaksjoner i et biologisk system. Det er to hovedteknologier for fluksanalyse. De er metabolsk fluksanalyse og fluksbalanseanalyse. Metabolsk fluksanalyse er en billeddannende fluxomics-teknikk for å analysere produksjons- og forbrukshastigheter av metabolitter i et biologisk system, mens fluksbalanseanalyse er en matematisk flukskomikkteknikk for å analysere flyten av metabolitter gjennom et metabolsk nettverk. Dermed oppsummerer dette forskjellen mellom metabolsk fluksanalyse og fluksbalanseanalyse.
