Het belangrijkste verschil tussen metabole fluxanalyse en fluxbalansanalyse is dat metabole fluxanalyse een beeldvormende fluxomics-techniek is voor het analyseren van productie- en consumptiesnelheden van metabolieten in een biologisch systeem, terwijl fluxbalansanalyse een wiskundige fluxomics-techniek is voor analyse de stroom van metabolieten door een metabool netwerk.
Fluxomics verwijst naar verschillende benaderingen die worden gebruikt om de snelheid van metabolische reacties binnen een biologisch systeem te bepalen. De betekenis van fluxomics is dat metabole fluxen meestal cellulaire fenotypes bepalen. Metabolische flux is de omzetting van metabolieten in een metabool netwerk. Er zijn twee belangrijke fluxomics- of fluxanalysetechnologieën. Het zijn metabole fluxanalyse en fluxbalansanalyse.
Wat is metabole fluxanalyse?
Metabolische fluxanalyse (MFA) is een beeldvormende fluxomics-techniek die de productie- en consumptiesnelheden van metabolieten in een biologisch systeem analyseert. Deze techniek maakt de kwantificering van metabolieten op intracellulair niveau mogelijk. Daarom verheldert deze techniek het centrale metabolisme van de cel. Bij metabole fluxanalyse wordt de 13C fluxomics-gebaseerde methode vaak gebruikt voor fluxanalyse. In 13C fluxomics worden de metabole voorlopers verrijkt met 13C voordat ze in het biologische systeem worden geïntroduceerd. Later wordt met behulp van beeldvormende technieken zoals massaspectrometrie en kernmagnetische resonantiespectroscopie de mate van opname van 13C in metabolieten gemeten.
Figuur 01: Metabole fluxanalyse
Bovendien kunnen metabole fluxen worden gemeten met stoichiometrie. Bij metabole fluxanalyse bepalen stoichiometrische modellen en massaspectrometriemethoden de overdracht van groepen die isotopische tracers bevatten van de ene metaboliet naar de andere in een metabool netwerk. Deze techniek kan dus informatie afleiden over het gehele metabolische netwerk en het cellulaire fenotype. Bovendien heeft metabole fluxanalyse veel toepassingen. Deze techniek kan de grenzen bepalen van het vermogen van een biologisch systeem om een biochemisch middel zoals ethanol te produceren. Daarnaast kan deze techniek de reactie op gentoevoegingen of knock-outs voorspellen.
Wat is Flux Balance Analyse?
Fluxbalansanalyse (FBA) is een wiskundige fluxomics-techniek die de stroom van metabolieten door een metabool netwerk analyseert. Het gebeurt via een proces in twee stappen. In de eerste stap worden metabolische reacties wiskundig weergegeven in de vorm van een numerieke matrix die stoichiometrische coëfficiënten van elke reactie bevat. Deze stoichiometrische coëfficiënten leggen beperkingen op aan het systeemmodel. Door beperkingen zoals deze te bieden, worden de mogelijke reeksen oplossingen voor het systeem verminderd. In de tweede stap, na het toevoegen van beperkingen, wordt het systeemmodel geoptimaliseerd. Fluxbalansanalyse berekent de stroom van metabolieten in een metabool netwerk met behulp van het bovenstaande mechanisme. Daarom is het mogelijk om de groeisnelheid van een organisme of de productiesnelheid van een biotechnologisch belangrijke metaboliet te voorspellen via FBA.
Figuur 02: Fluxbalansanalyse
De bronnen voor fluxbalansanalyse omvatten de BIGG-database, COBRA-toolbox en FASIMU (FBA-simulatiesoftware metabolomics). Fluxbalansanalyse heeft diverse toepassingen in fysiologische studies, het opvullen van gaten en synthetische biologie op genoomschaal. Bovendien kan FBA ook worden gebruikt om de opbrengst van belangrijke cofactoren zoals ATP, NADH of NADPH te voorspellen.
Overeenkomsten tussen metabole fluxanalyse en fluxbalansanalyse
- Metabole fluxanalyse en fluxbalansanalyse zijn technologieën voor fluxanalyse.
- Beide technieken vallen binnen het vakgebied van de systeembiologie
- Deze technieken kunnen de metabole flux in een biologisch systeem bepalen.
- Deze technieken hebben brede toepassingen.
- Beide technieken kunnen het celfenotype bepalen.
Verschil tussen metabole fluxanalyse en fluxbalansanalyse
Metabolische fluxanalyse is een beeldvormende fluxomics-techniek die wordt gebruikt om de productie- en consumptiesnelheden van metabolieten in een biologisch systeem te analyseren, terwijl fluxbalansanalyse een wiskundige fluxomics-techniek is die de stroom van metabolieten door een metabolisch netwerk analyseert. Dit is dus het belangrijkste verschil tussen metabole fluxanalyse en fluxbalansanalyse. Bovendien gebruikt metabole fluxanalyse massaspectrometrie of nucleaire magnetische resonantie om metabolische fluxen te bepalen, terwijl fluxbalansanalyse een wiskundige (numerieke) matrix gebruikt om metabolische fluxen te bepalen.
De volgende infographic geeft een overzicht van de verschillen tussen metabole fluxanalyse en fluxbalansanalyse in tabelvorm voor zij aan zij vergelijking.
Samenvatting – Metabole fluxanalyse versus fluxbalansanalyse
Flux-analysetechnologieën (fluxomics) worden gebruikt om de snelheden van metabolische reacties binnen een biologisch systeem te bepalen. Er zijn twee belangrijke fluxanalysetechnologieën. Het zijn metabole fluxanalyse en fluxbalansanalyse. Metabolische fluxanalyse is een beeldvormende fluxomics-techniek voor het analyseren van productie- en consumptiesnelheden van metabolieten in een biologisch systeem, terwijl fluxbalansanalyse een wiskundige fluxomics-techniek is voor het analyseren van de stroom van metabolieten door een metabool netwerk. Dit vat dus het verschil samen tussen metabole fluxanalyse en fluxbalansanalyse.
