تفاوت اصلی بین تجزیه و تحلیل شار متابولیک و تجزیه و تحلیل تعادل شار در این است که تجزیه و تحلیل شار متابولیک یک تکنیک فلاکسومیک تصویربرداری برای تجزیه و تحلیل نرخ تولید و مصرف متابولیت ها در یک سیستم بیولوژیکی است، در حالی که تجزیه و تحلیل تعادل شار یک تکنیک فلاکسومیک ریاضی برای تجزیه و تحلیل است. جریان متابولیت ها از طریق یک شبکه متابولیک.
Fluxomics به رویکردهای مختلفی اشاره دارد که برای تعیین سرعت واکنش های متابولیک در یک سیستم بیولوژیکی استفاده می شود. اهمیت فلاکسومیک در این است که شارهای متابولیک معمولاً فنوتیپ های سلولی را تعیین می کنند. شار متابولیک تبدیل متابولیت در یک شبکه متابولیک است.دو فناوری مهم فلاکسومیک یا آنالیز شار وجود دارد. آنها تجزیه و تحلیل شار متابولیک و تجزیه و تحلیل تعادل شار هستند.
تجزیه و تحلیل شار متابولیک چیست؟
تجزیه و تحلیل شار متابولیک (MFA) یک تکنیک فلاکسومیک تصویربرداری است که میزان تولید و مصرف متابولیت ها را در یک سیستم بیولوژیکی تجزیه و تحلیل می کند. این تکنیک امکان تعیین کمیت متابولیت ها را در سطح درون سلولی فراهم می کند. بنابراین، این تکنیک متابولیسم مرکزی سلول را روشن می کند. در تجزیه و تحلیل شار متابولیک، روش مبتنی بر 13C fluxomics معمولا برای تجزیه و تحلیل شار استفاده می شود. در 13C fluxomics، پیش سازهای متابولیک با 13C قبل از معرفی به سیستم بیولوژیکی غنی می شوند. بعداً با استفاده از تکنیک‌های تصویربرداری مانند طیف‌سنجی جرمی و طیف‌سنجی تشدید مغناطیسی هسته‌ای، سطح ادغام 13C در متابولیت‌ها اندازه‌گیری می‌شود.
شکل 01: تجزیه و تحلیل شار متابولیک
علاوه بر این، شار متابولیک را می توان با استوکیومتری اندازه گیری کرد. در تجزیه و تحلیل شار متابولیک، مدل‌های استوکیومتری و روش‌های طیف‌سنجی جرمی، انتقال بخش‌های حاوی ردیاب‌های ایزوتوپی از یک متابولیت به متابولیت دیگر را در یک شبکه متابولیک تعیین می‌کنند. بنابراین، این تکنیک می تواند اطلاعاتی در مورد کل شبکه متابولیک و فنوتیپ سلولی به دست آورد. علاوه بر این، آنالیز شار متابولیک کاربردهای زیادی دارد. این تکنیک می‌تواند محدودیت‌های توانایی یک سیستم بیولوژیکی را در تولید یک عامل بیوشیمیایی مانند اتانول تعیین کند. علاوه بر آن، این تکنیک می تواند پاسخ به اضافه شدن ژن یا ناک اوت را پیش بینی کند.
تجزیه و تحلیل تعادل شار چیست؟
تجزیه و تحلیل تعادل شار (FBA) یک تکنیک فلاکسومیک ریاضی است که جریان متابولیت ها را از طریق یک شبکه متابولیک تجزیه و تحلیل می کند.از طریق یک فرآیند دو مرحله ای انجام می شود. در مرحله اول، واکنش های متابولیک به صورت ریاضی در قالب یک ماتریس عددی حاوی ضرایب استوکیومتری هر واکنش نشان داده می شود. این ضرایب استوکیومتری محدودیت هایی را بر مدل سیستم تحمیل می کند. با ارائه محدودیت هایی مانند این، مجموعه راه حل های ممکن برای سیستم کاهش می یابد. در مرحله دوم، به دنبال افزودن محدودیت ها، مدل سیستم بهینه می شود. تجزیه و تحلیل تعادل شار با استفاده از مکانیسم فوق، جریان متابولیت ها را در یک شبکه متابولیک محاسبه می کند. از این رو، می توان سرعت رشد یک ارگانیسم یا نرخ تولید یک متابولیت مهم بیوتکنولوژیکی را از طریق FBA پیش بینی کرد.
شکل 02: تجزیه و تحلیل تعادل شار
منابع برای تجزیه و تحلیل تعادل شار شامل پایگاه داده BIGG، جعبه ابزار COBRA و FASIMU (متابولومیکس نرم افزار شبیه سازی FBA) است. تجزیه و تحلیل تعادل شار کاربردهای متنوعی در مطالعات فیزیولوژیکی، تلاش‌های پر کردن شکاف و زیست‌شناسی مصنوعی در مقیاس ژنوم دارد. علاوه بر این، FBA همچنین می تواند برای پیش بینی بازده کوفاکتورهای مهم مانند ATP، NADH یا NADPH استفاده شود.
شباهت بین تجزیه و تحلیل شار متابولیک و تجزیه و تحلیل تعادل شار
- تجزیه و تحلیل شار متابولیک و آنالیز تعادل شار فن آوری های تجزیه و تحلیل شار هستند.
- هر دو تکنیک در حوزه زیست شناسی سیستم قرار دارند
- این تکنیک ها می توانند شار متابولیک را در یک سیستم بیولوژیکی تعیین کنند.
- این تکنیک ها کاربردهای گسترده ای دارند.
- هر دو تکنیک می توانند فنوتیپ سلول را تعیین کنند.
تفاوت بین تجزیه و تحلیل شار متابولیک و تجزیه و تحلیل تعادل شار
تجزیه و تحلیل شار متابولیک یک تکنیک فلاکسومیک تصویربرداری است که برای تجزیه و تحلیل میزان تولید و مصرف متابولیت ها در یک سیستم بیولوژیکی استفاده می شود، در حالی که تجزیه و تحلیل تعادل شار یک تکنیک فلاکسومیک ریاضی است که جریان متابولیت ها را از طریق یک شبکه متابولیک تجزیه و تحلیل می کند.بنابراین، این تفاوت اصلی بین تجزیه و تحلیل شار متابولیک و تجزیه و تحلیل تعادل شار است. علاوه بر این، آنالیز شار متابولیک از طیف‌سنجی جرمی یا تشدید مغناطیسی هسته‌ای برای تعیین شارهای متابولیک استفاده می‌کند، در حالی که آنالیز تعادل شار از یک ماتریس ریاضی (عددی) برای تعیین شارهای متابولیک استفاده می‌کند.
اینفوگرافیک زیر تفاوت های بین تجزیه و تحلیل شار متابولیک و تجزیه و تحلیل تعادل شار را به صورت جدولی برای مقایسه کنار هم فهرست می کند.
خلاصه - تجزیه و تحلیل شار متابولیک در مقابل تجزیه و تحلیل تعادل شار
فن آوری هایآنالیز فلاکس (fluxomics) برای تعیین سرعت واکنش های متابولیک در یک سیستم بیولوژیکی استفاده می شود. دو فناوری اصلی تجزیه و تحلیل شار وجود دارد. آنها تجزیه و تحلیل شار متابولیک و تجزیه و تحلیل تعادل شار هستند. تجزیه و تحلیل شار متابولیک یک تکنیک فلاکسومیک تصویربرداری برای تجزیه و تحلیل میزان تولید و مصرف متابولیت ها در یک سیستم بیولوژیکی است، در حالی که تجزیه و تحلیل تعادل شار یک تکنیک فلاکسومیک ریاضی برای تجزیه و تحلیل جریان متابولیت ها از طریق یک شبکه متابولیک است.بنابراین، این تفاوت بین تجزیه و تحلیل شار متابولیک و تجزیه و تحلیل تعادل شار را خلاصه می کند.
