La differenza fondamentale tra l'analisi del flusso metabolico e l'analisi del bilancio di flusso è che l'analisi del flusso metabolico è una tecnica di flussomica di imaging per l'analisi dei tassi di produzione e consumo dei metaboliti in un sistema biologico, mentre l'analisi del bilancio di flusso è una tecnica di flussomica matematica per l'analisi il flusso dei metaboliti attraverso una rete metabolica.
Fluxomics si riferisce a vari approcci utilizzati per determinare la velocità delle reazioni metaboliche all'interno di un sistema biologico. Il significato della fluxomica è che i flussi metabolici di solito determinano i fenotipi cellulari. Il flusso metabolico è la conversione del metabolita in una rete metabolica. Esistono due importanti tecnologie di flussomica o di analisi del flusso. Sono l'analisi del flusso metabolico e l'analisi del bilancio del flusso.
Cos'è l'analisi del flusso metabolico?
L'analisi del flusso metabolico (MFA) è una tecnica di imaging fluxomics che analizza i tassi di produzione e consumo dei metaboliti in un sistema biologico. Questa tecnica consente la quantificazione dei metaboliti a livello intracellulare. Pertanto, questa tecnica chiarisce il metabolismo centrale della cellula. Nell'analisi del flusso metabolico, il metodo basato sulla flussomica 13C è comunemente usato per l'analisi del flusso. In 13C fluxomics, i precursori metabolici sono arricchiti con 13C prima dell'introduzione nel sistema biologico. Successivamente, utilizzando tecniche di imaging come la spettrometria di massa e la spettroscopia di risonanza magnetica nucleare, viene misurato il livello di incorporazione di 13C nei metaboliti.
Figura 01: Analisi del flusso metabolico
Inoltre, i flussi metabolici possono essere misurati con la stechiometria. Nell'analisi del flusso metabolico, modelli stechiometrici e metodi di spettrometria di massa determinano il trasferimento di porzioni contenenti traccianti isotopici da un metabolita all' altro in una rete metabolica. Pertanto, questa tecnica può derivare informazioni sull'intera rete metabolica e sul fenotipo cellulare. Inoltre, l'analisi del flusso metabolico ha molte applicazioni. Questa tecnica può determinare i limiti alla capacità di un sistema biologico di produrre un agente biochimico come l'etanolo. In aggiunta a ciò, questa tecnica può predire la risposta alle aggiunte o ai knockout genici.
Cos'è l'analisi del bilancio di flusso?
L'analisi del bilancio di flusso (FBA) è una tecnica matematica di flussomica che analizza il flusso dei metaboliti attraverso una rete metabolica. Viene eseguito tramite un processo in due fasi. Nella prima fase, le reazioni metaboliche sono rappresentate matematicamente sotto forma di una matrice numerica contenente i coefficienti stechiometrici di ciascuna reazione. Questi coefficienti stechiometrici impongono vincoli al modello del sistema. Fornendo vincoli come questo, si riducono i possibili insiemi di soluzioni al sistema. Nella seconda fase, dopo l'aggiunta dei vincoli, il modello di sistema viene ottimizzato. L'analisi del bilancio di flusso calcola il flusso di metaboliti in una rete metabolica utilizzando il meccanismo di cui sopra. Quindi, è possibile prevedere il tasso di crescita di un organismo o il tasso di produzione di un metabolita biotecnologicamente importante tramite FBA.
Figura 02: Analisi del bilancio di flusso
Le risorse per l'analisi del bilancio di flusso includono il database BIGG, il toolbox COBRA e FASIMU (metabolomica del software di simulazione Logistica di Amazon). L'analisi del bilancio di flusso ha diversi usi negli studi fisiologici, negli sforzi di riempimento dei gap e nella biologia sintetica su scala genomica. Inoltre, Logistica di Amazon può essere utilizzato anche per prevedere la resa di importanti cofattori come ATP, NADH o NADPH.
Somiglianze tra l'analisi del flusso metabolico e l'analisi del bilancio del flusso
- L'analisi del flusso metabolico e l'analisi del bilancio del flusso sono tecnologie di analisi del flusso.
- Entrambe le tecniche rientrano nel campo della biologia dei sistemi
- Queste tecniche possono determinare il flusso metabolico in un sistema biologico.
- Queste tecniche hanno ampie applicazioni.
- Entrambe le tecniche possono determinare il fenotipo cellulare.
Differenza tra l'analisi del flusso metabolico e l'analisi del bilancio del flusso
L'analisi del flusso metabolico è una tecnica di flussomica di imaging utilizzata per analizzare i tassi di produzione e consumo di metaboliti in un sistema biologico, mentre l'analisi del bilancio di flusso è una tecnica di flussomica matematica che analizza il flusso di metaboliti attraverso una rete metabolica. Quindi, questa è la differenza chiave tra l'analisi del flusso metabolico e l'analisi del bilancio del flusso. Inoltre, l'analisi del flusso metabolico utilizza la spettrometria di massa o la risonanza magnetica nucleare per determinare i flussi metabolici, mentre l'analisi del bilancio del flusso utilizza una matrice matematica (numerica) per determinare i flussi metabolici.
La seguente infografica elenca le differenze tra l'analisi del flusso metabolico e l'analisi del bilancio del flusso in forma tabellare per un confronto affiancato.
Riepilogo – Analisi del flusso metabolico vs analisi del bilancio del flusso
Le tecnologie di analisi del flusso (fluxomics) vengono utilizzate per determinare la velocità delle reazioni metaboliche all'interno di un sistema biologico. Esistono due principali tecnologie di analisi del flusso. Sono l'analisi del flusso metabolico e l'analisi del bilancio del flusso. L'analisi del flusso metabolico è una tecnica di flussomica di imaging per l'analisi dei tassi di produzione e consumo di metaboliti in un sistema biologico, mentre l'analisi del bilancio di flusso è una tecnica di flussomica matematica per l'analisi del flusso di metaboliti attraverso una rete metabolica. Pertanto, questo riassume la differenza tra l'analisi del flusso metabolico e l'analisi del bilancio del flusso.
