Նյութափոխանակության հոսքի վերլուծության և հոսքի մնացորդի վերլուծության հիմնական տարբերությունն այն է, որ մետաբոլիկ հոսքի վերլուծությունը կենսաբանական համակարգում մետաբոլիտների արտադրության և սպառման տեմպերի վերլուծության պատկերային ֆլյուքսոմիկայի տեխնիկա է, մինչդեռ հոսքի մնացորդի վերլուծությունը վերլուծության մաթեմատիկական ֆլյուքսոմիկայի տեխնիկա է: նյութափոխանակության ցանցի միջոցով մետաբոլիտների հոսքը:
Fluxomics-ը վերաբերում է տարբեր մոտեցումներին, որոնք օգտագործվում են կենսաբանական համակարգում մետաբոլիկ ռեակցիաների արագությունը որոշելու համար: Ֆլուքսոմիկայի նշանակությունն այն է, որ նյութափոխանակության հոսքերը սովորաբար որոշում են բջջային ֆենոտիպերը: Նյութափոխանակության հոսքը մետաբոլիտի փոխակերպումն է մետաբոլիկ ցանցում:Գոյություն ունեն երկու կարևոր ֆլյուքսոմիկա կամ հոսքի վերլուծության տեխնոլոգիա: Դրանք են նյութափոխանակության հոսքի վերլուծությունը և հոսքի հավասարակշռության վերլուծությունը:
Ի՞նչ է նյութափոխանակության հոսքի վերլուծությունը:
Նյութափոխանակության հոսքի անալիզը (MFA) պատկերային ֆլյուքսոմիկայի տեխնիկա է, որը վերլուծում է մետաբոլիտների արտադրության և սպառման արագությունները կենսաբանական համակարգում: Այս տեխնիկան թույլ է տալիս չափել մետաբոլիտների քանակությունը ներբջջային մակարդակում: Հետևաբար, այս տեխնիկան պարզաբանում է բջջի կենտրոնական նյութափոխանակությունը: Մետաբոլիկ հոսքի վերլուծության մեջ հոսքի վերլուծության համար սովորաբար օգտագործվում է 13C ֆլուքսոմիկայի վրա հիմնված մեթոդը: 13C ֆլուքսոմիկայի մեջ մետաբոլիկ պրեկուրսորները հարստացված են 13C-ով մինչև կենսաբանական համակարգ մուտք գործելը: Հետագայում, օգտագործելով պատկերային մեթոդներ, ինչպիսիք են զանգվածային սպեկտրոմետրիան և միջուկային մագնիսական ռեզոնանսային սպեկտրոսկոպիան, չափվում է 13C մետաբոլիտների մեջ ներառվածության մակարդակը:
Գծապատկեր 01. Մետաբոլիկ հոսքի վերլուծություն
Բացի այդ, նյութափոխանակության հոսքերը կարելի է չափել ստոիխիոմետրիայի միջոցով: Մետաբոլիկ հոսքի վերլուծության ժամանակ ստոիխիոմետրիկ մոդելները և զանգվածային սպեկտրոմետրիայի մեթոդները որոշում են իզոտոպային հետքեր պարունակող հատվածների տեղափոխումը մեկ մետաբոլիտից մյուսը նյութափոխանակության ցանցում: Այսպիսով, այս տեխնիկան կարող է տեղեկատվություն ստանալ ամբողջ նյութափոխանակության ցանցի և բջջային ֆենոտիպի մասին: Ավելին, նյութափոխանակության հոսքի վերլուծությունը շատ կիրառություններ ունի: Այս տեխնիկան կարող է որոշել կենսաքիմիական համակարգի ունակության սահմանները՝ կենսաքիմիական նյութ արտադրելու համար, ինչպիսին էթանոլն է: Բացի այդ, այս տեխնիկան կարող է կանխատեսել արձագանքը գեների ավելացումներին կամ նոկաուտներին:
Ի՞նչ է հոսքի մնացորդի վերլուծությունը:
Հոսքի հավասարակշռության վերլուծությունը (FBA) մաթեմատիկական ֆլյուքսոմիկայի տեխնիկա է, որը վերլուծում է մետաբոլիտների հոսքը մետաբոլիկ ցանցի միջոցով:Այն իրականացվում է երկու քայլով: Առաջին քայլում նյութափոխանակության ռեակցիաները մաթեմատիկորեն ներկայացված են թվային մատրիցայի տեսքով, որը պարունակում է յուրաքանչյուր ռեակցիայի ստոյխիոմետրիկ գործակիցներ։ Այս ստոյխիոմետրիկ գործակիցները սահմանափակումներ են դնում համակարգի մոդելի վրա: Նման սահմանափակումներ ապահովելով, համակարգի լուծումների հնարավոր հավաքածուները կրճատվում են: Երկրորդ քայլում, հետևելով սահմանափակումների ավելացումներին, համակարգի մոդելը օպտիմիզացվում է: Հոսքի հավասարակշռության վերլուծությունը հաշվարկում է մետաբոլիտների հոսքը մետաբոլիկ ցանցում՝ օգտագործելով վերը նշված մեխանիզմը: Հետևաբար, FBA-ի միջոցով հնարավոր է կանխատեսել օրգանիզմի աճի տեմպը կամ կենսատեխնոլոգիական կարևոր մետաբոլիտի արտադրության արագությունը:
Գծապատկեր 02. հոսքի մնացորդի վերլուծություն
Հոսքի հաշվեկշռի վերլուծության ռեսուրսները ներառում են BIGG տվյալների բազան, COBRA գործիքների տուփը և FASIMU-ն (FBA մոդելավորման ծրագրային նյութափոխանակություն): Հոսքի հավասարակշռության վերլուծությունը տարբեր կիրառումներ ունի ֆիզիոլոգիական ուսումնասիրությունների, բացը լրացնող ջանքերի և գենոմի մասշտաբի սինթետիկ կենսաբանության մեջ: Բացի այդ, FBA-ն կարող է օգտագործվել նաև կարևոր կոֆակտորների եկամտաբերությունը կանխատեսելու համար, ինչպիսիք են ATP, NADH կամ NADPH:
Նմանություններ նյութափոխանակության հոսքի վերլուծության և հոսքի մնացորդի վերլուծության միջև
- Նյութափոխանակության հոսքի վերլուծությունը և հոսքի մնացորդի վերլուծությունը հոսքի վերլուծության տեխնոլոգիաներ են:
- Երկու տեխնիկան էլ պատկանում է համակարգային կենսաբանության ոլորտին
- Այս տեխնիկան կարող է որոշել նյութափոխանակության հոսքը կենսաբանական համակարգում:
- Այս տեխնիկան լայն կիրառություն ունի։
- Երկու տեխնիկան էլ կարող է որոշել բջջային ֆենոտիպը:
Տարբերություն մետաբոլիկ հոսքի վերլուծության և հոսքի մնացորդի վերլուծության միջև
Նյութափոխանակության հոսքի վերլուծությունը պատկերային ֆլյուքսոմիկայի տեխնիկան է, որն օգտագործվում է կենսաբանական համակարգում մետաբոլիտների արտադրության և սպառման տեմպերը վերլուծելու համար, մինչդեռ հոսքի հավասարակշռության վերլուծությունը մաթեմատիկական ֆլյուքսոմիկայի տեխնիկա է, որը վերլուծում է մետաբոլիտների հոսքը մետաբոլիկ ցանցի միջոցով:Այսպիսով, սա հիմնական տարբերությունն է նյութափոխանակության հոսքի վերլուծության և հոսքի հավասարակշռության վերլուծության միջև: Ավելին, նյութափոխանակության հոսքի վերլուծությունը օգտագործում է զանգվածային սպեկտրոմետրիա կամ միջուկային մագնիսական ռեզոնանս՝ նյութափոխանակության հոսքերը որոշելու համար, մինչդեռ հոսքի հավասարակշռության վերլուծությունը օգտագործում է մաթեմատիկական (թվային) մատրիցա՝ նյութափոխանակության հոսքերը որոշելու համար:
Հետևյալ ինֆոգրաֆիկայում թվարկված են տարբերությունները նյութափոխանակության հոսքի վերլուծության և հոսքի հավասարակշռության վերլուծության միջև աղյուսակային տեսքով՝ կողք կողքի համեմատելու համար:
Ամփոփում – Մետաբոլիկ հոսքի վերլուծություն ընդդեմ հոսքի մնացորդի վերլուծության
Flux վերլուծության (fluxomics) տեխնոլոգիաները օգտագործվում են կենսաբանական համակարգում նյութափոխանակության ռեակցիաների արագությունը որոշելու համար: Գոյություն ունեն հոսքի վերլուծության երկու հիմնական տեխնոլոգիա. Դրանք են նյութափոխանակության հոսքի վերլուծությունը և հոսքի հավասարակշռության վերլուծությունը: Նյութափոխանակության հոսքի վերլուծությունը պատկերային ֆլյուքսոմիկայի տեխնիկա է կենսաբանական համակարգում մետաբոլիտների արտադրության և սպառման տեմպերի վերլուծության համար, մինչդեռ հոսքի մնացորդի վերլուծությունը մաթեմատիկական ֆլյուքսոմիկայի տեխնիկա է նյութափոխանակության ցանցի միջոցով մետաբոլիտների հոսքը վերլուծելու համար:Այսպիսով, սա ամփոփում է տարբերությունը նյութափոխանակության հոսքի վերլուծության և հոսքի հավասարակշռության վերլուծության միջև:
