Sự khác biệt chính giữa phân tích thông lượng trao đổi chất và phân tích cân bằng thông lượng là phân tích thông lượng trao đổi chất là một kỹ thuật thông lượng hình ảnh để phân tích tốc độ sản xuất và tiêu thụ của các chất chuyển hóa trong một hệ thống sinh học, trong khi phân tích cân bằng thông lượng là một kỹ thuật thông lượng toán học để phân tích dòng chảy của các chất chuyển hóa thông qua một mạng lưới trao đổi chất.
Fluxomics đề cập đến các phương pháp tiếp cận khác nhau được sử dụng để xác định tốc độ của các phản ứng trao đổi chất trong một hệ thống sinh học. Ý nghĩa của thông lượng là thông lượng trao đổi chất thường xác định kiểu hình tế bào. Thông lượng trao đổi chất là sự chuyển đổi chất chuyển hóa trong mạng lưới trao đổi chất. Có hai công nghệ phân tích thông lượng hoặc thông lượng quan trọng. Chúng là phân tích thông lượng trao đổi chất và phân tích cân bằng thông lượng.
Phân tích dòng trao đổi chất là gì?
Phân tích thông lượng trao đổi chất (MFA) là một kỹ thuật thông lượng hình ảnh phân tích tốc độ sản xuất và tiêu thụ của các chất chuyển hóa trong một hệ thống sinh học. Kỹ thuật này cho phép định lượng các chất chuyển hóa ở mức độ nội bào. Do đó, kỹ thuật này làm sáng tỏ quá trình chuyển hóa trung tâm của tế bào. Trong phân tích thông lượng chuyển hóa, phương pháp dựa trên thông lượng13C thường được sử dụng để phân tích thông lượng. Trong chất thông lượng13C, các tiền chất trao đổi chất được làm giàu với13C trước khi đưa vào hệ thống sinh học. Sau đó, bằng cách sử dụng các kỹ thuật hình ảnh như khối phổ và phổ cộng hưởng từ hạt nhân, mức độ kết hợp của13C vào các chất chuyển hóa được đo lường.
Hình 01: Phân tích dòng trao đổi chất
Ngoài ra, thông lượng trao đổi chất có thể được đo bằng phương pháp đo phân lớp. Trong phân tích thông lượng trao đổi chất, các mô hình đo phân vị và phương pháp khối phổ xác định sự chuyển các chất có chứa chất đồng vị từ chất chuyển hóa này sang chất chuyển hóa khác trong một mạng lưới trao đổi chất. Do đó, kỹ thuật này có thể thu được thông tin về toàn bộ mạng lưới trao đổi chất và kiểu hình tế bào. Hơn nữa, phân tích thông lượng chuyển hóa có nhiều ứng dụng. Kỹ thuật này có thể xác định các giới hạn về khả năng của một hệ thống sinh học trong việc sản xuất một tác nhân sinh hóa như etanol. Ngoài ra, kỹ thuật này có thể dự đoán phản ứng đối với việc bổ sung hoặc loại bỏ gen.
Phân tích Cân bằng Dòng chảy là gì?
Phân tích cân bằng lưu lượng (FBA) là một kỹ thuật thông lượng toán học phân tích dòng chảy của các chất chuyển hóa thông qua một mạng lưới trao đổi chất. Nó được thực hiện thông qua một quy trình hai bước. Trong bước đầu tiên, các phản ứng chuyển hóa được biểu diễn bằng toán học dưới dạng ma trận số chứa các hệ số phân vị của mỗi phản ứng. Các hệ số phân vị này áp đặt các ràng buộc đối với mô hình hệ thống. Bằng cách cung cấp các ràng buộc như thế này, các nhóm giải pháp có thể có đối với hệ thống được giảm bớt. Trong bước thứ hai, sau khi bổ sung các ràng buộc, mô hình hệ thống được tối ưu hóa. Phân tích cân bằng lưu lượng tính toán dòng chảy của các chất chuyển hóa trong mạng lưới trao đổi chất bằng cách sử dụng cơ chế trên. Do đó, có thể dự đoán tốc độ phát triển của sinh vật hoặc tốc độ sản xuất chất chuyển hóa quan trọng về mặt công nghệ sinh học thông qua FBA.
Hình 02: Phân tích cân bằng lưu lượng
Các tài nguyên để phân tích cân bằng thông lượng bao gồm cơ sở dữ liệu BIGG, hộp công cụ COBRA và FASIMU (chuyển hóa phần mềm mô phỏng FBA). Phân tích cân bằng dòng chảy có các ứng dụng đa dạng trong các nghiên cứu sinh lý học, nỗ lực lấp đầy khoảng trống và sinh học tổng hợp quy mô bộ gen. Hơn nữa, FBA cũng có thể được sử dụng để dự đoán sản lượng của các đồng yếu tố quan trọng như ATP, NADH hoặc NADPH.
Điểm tương đồng giữa Phân tích lưu lượng trao đổi chất và Phân tích cân bằng lưu lượng
- Phân tích thông lượng trao đổi chất và phân tích cân bằng thông lượng là công nghệ phân tích thông lượng.
- Cả hai kỹ thuật này đều thuộc lĩnh vực sinh học hệ thống
- Những kỹ thuật này có thể xác định dòng trao đổi chất trong hệ thống sinh học.
- Những kỹ thuật này có ứng dụng rộng rãi.
- Cả hai kỹ thuật đều có thể xác định kiểu hình tế bào.
Sự khác biệt giữa Phân tích Lưu lượng Trao đổi chất và Phân tích Cân bằng Lưu lượng
Phân tích thông lượng trao đổi chất là một kỹ thuật thông lượng hình ảnh được sử dụng để phân tích tốc độ sản xuất và tiêu thụ của các chất chuyển hóa trong một hệ thống sinh học, trong khi phân tích cân bằng thông lượng là một kỹ thuật thông lượng toán học phân tích dòng chảy của các chất chuyển hóa thông qua một mạng lưới trao đổi chất. Vì vậy, đây là sự khác biệt chính giữa phân tích thông lượng trao đổi chất và phân tích cân bằng thông lượng. Hơn nữa, phân tích thông lượng chuyển hóa sử dụng khối phổ hoặc cộng hưởng từ hạt nhân để xác định thông lượng chuyển hóa, trong khi phân tích cân bằng thông lượng sử dụng ma trận toán học (số) để xác định thông lượng chuyển hóa.
Infographic sau liệt kê sự khác biệt giữa phân tích thông lượng trao đổi chất và phân tích cân bằng thông lượng ở dạng bảng để so sánh song song.
Tóm tắt - Phân tích lưu lượng trao đổi chất so với phân tích cân bằng lưu lượng
Công nghệ phân tích dòng chảy (thông lượng) được sử dụng để xác định tốc độ của các phản ứng trao đổi chất trong một hệ thống sinh học. Có hai công nghệ phân tích thông lượng chính. Chúng là phân tích thông lượng trao đổi chất và phân tích cân bằng thông lượng. Phân tích dòng chuyển hóa là một kỹ thuật thông lượng hình ảnh để phân tích tốc độ sản xuất và tiêu thụ của các chất chuyển hóa trong hệ thống sinh học, trong khi phân tích cân bằng dòng là một kỹ thuật thông lượng toán học để phân tích dòng chảy của các chất chuyển hóa thông qua một mạng lưới trao đổi chất. Do đó, điều này tóm tắt sự khác biệt giữa phân tích thông lượng trao đổi chất và phân tích cân bằng thông lượng.
