Бодисын солилцооны урсгалын шинжилгээ ба урсгалын балансын шинжилгээний гол ялгаа нь бодисын солилцооны урсгалын шинжилгээ нь биологийн систем дэх метаболитуудын үйлдвэрлэл, хэрэглээний хурдыг шинжлэх дүрслэлийн флюксомикийн арга бол урсгалын балансын шинжилгээ нь бодисын солилцооны флюксомикийн математикийн техник юм. бодисын солилцооны сүлжээгээр дамжуулан метаболитуудын урсгал.
Флюкомикс нь биологийн системийн доторх бодисын солилцооны урвалын хурдыг тодорхойлоход хэрэглэгддэг янз бүрийн аргуудыг хэлдэг. Флюксомикийн ач холбогдол нь бодисын солилцооны урсгал нь ихэвчлэн эсийн фенотипийг тодорхойлдог явдал юм. Бодисын солилцооны урсгал нь бодисын солилцооны сүлжээнд метаболит хувиргах явдал юм. Флюксомик буюу урсгалын шинжилгээний хоёр чухал технологи байдаг. Эдгээр нь бодисын солилцооны урсгалын шинжилгээ ба урсгалын балансын шинжилгээ юм.
Бодисын солилцооны урсгалын шинжилгээ гэж юу вэ?
Бодисын солилцооны урсгалын шинжилгээ (MFA) нь биологийн систем дэх метаболитуудын үйлдвэрлэл, хэрэглээний түвшинг шинжилдэг дүрслэлийн флюксомикийн арга юм. Энэ техник нь эсийн доторх түвшинд метаболитуудын хэмжээг тодорхойлох боломжийг олгодог. Тиймээс энэ техник нь эсийн төвлөрсөн бодисын солилцоог тодруулдаг. Бодисын солилцооны урсгалын шинжилгээнд ихэвчлэн 13C флюксомик дээр суурилсан аргыг урсгалын шинжилгээнд ашигладаг. 13C флюксомикийн бодисын солилцооны прекурсоруудыг биологийн системд нэвтрүүлэхээс өмнө 13C-ээр баяжуулдаг. Дараа нь масс спектрометр, цөмийн соронзон резонансын спектроскопи зэрэг дүрслэлийн аргуудыг ашиглан 13C-ийн метаболитуудад агуулагдах түвшинг хэмждэг.
Зураг 01: Бодисын солилцооны урсгалын шинжилгээ
Үүнээс гадна бодисын солилцооны урсгалыг стехиометрийн тусламжтайгаар хэмжиж болно. Бодисын солилцооны урсгалын шинжилгээнд стехиометрийн загвар ба масс спектрометрийн аргууд нь метаболизмын сүлжээнд изотопын ул мөр агуулсан хэсгүүдийг нэг метаболитоос нөгөөд шилжүүлэхийг тодорхойлдог. Тиймээс энэ техник нь бодисын солилцооны бүхэл бүтэн сүлжээ, эсийн фенотипийн талаархи мэдээллийг олж авах боломжтой. Цаашилбал, бодисын солилцооны урсгалын шинжилгээ нь олон төрлийн хэрэглээтэй байдаг. Энэхүү техник нь этанол гэх мэт биохимийн бодис үйлдвэрлэх биологийн системийн чадамжийн хязгаарыг тодорхойлох боломжтой. Үүнээс гадна, энэ техник нь генийн нэмэлтүүд эсвэл нокаутуудын хариу урвалыг урьдчилан таамаглах боломжтой.
Flux Balance Analysis гэж юу вэ?
Flux балансын шинжилгээ (FBA) нь бодисын солилцооны сүлжээгээр дамжин метаболитуудын урсгалыг шинжилдэг математик флюксомик арга юм. Энэ нь хоёр үе шаттай процессоор хийгддэг. Эхний шатанд бодисын солилцооны урвалыг математикийн хувьд урвал бүрийн стехиометрийн коэффициент агуулсан тоон матриц хэлбэрээр илэрхийлнэ. Эдгээр стехиометрийн коэффициентүүд нь системийн загварт хязгаарлалт тавьдаг. Энэ мэт хязгаарлалтуудыг өгснөөр системийн шийдлүүдийн боломжит багцыг багасгадаг. Хоёрдахь алхамд хязгаарлалтуудыг нэмсний дараа системийн загварыг оновчтой болгодог. Урсгалын балансын шинжилгээ нь дээрх механизмыг ашиглан бодисын солилцооны сүлжээн дэх метаболитуудын урсгалыг тооцоолдог. Иймээс FBA-аар дамжуулан организмын өсөлтийн хурд эсвэл биотехнологийн чухал метаболит үүсэх хурдыг урьдчилан таамаглах боломжтой.
Зураг 02: Урсгалын балансын шинжилгээ
Урсгалын балансын шинжилгээний нөөцөд BIGG мэдээллийн сан, COBRA хэрэгслийн хайрцаг, FASIMU (FBA симуляцийн програм хангамжийн метаболомикс) багтана. Урсгалын балансын шинжилгээ нь физиологийн судалгаа, цоорхойг нөхөх хүчин чармайлт, геномын хэмжээний синтетик биологи зэрэгт олон төрлийн хэрэглээтэй. Цаашилбал, FBA нь ATP, NADH эсвэл NADPH зэрэг чухал кофакторуудын гарцыг урьдчилан таамаглахад ашиглаж болно.
Бодисын солилцооны урсгалын шинжилгээ ба урсгалын балансын шинжилгээний ижил төстэй байдал
- Бодисын солилцооны урсгалын шинжилгээ ба урсгалын балансын шинжилгээ нь урсгалын шинжилгээний технологи юм.
- Хоёр техник нь системийн биологийн салбарт хамаарна
- Эдгээр аргууд нь биологийн систем дэх бодисын солилцооны урсгалыг тодорхойлох боломжтой.
- Эдгээр техник нь өргөн хэрэглээтэй.
- Хоёр арга нь эсийн фенотипийг тодорхойлох боломжтой.
Бодисын солилцооны урсгалын шинжилгээ ба урсгалын тэнцвэрийн шинжилгээний хоорондох ялгаа
Бодисын солилцооны урсгалын шинжилгээ нь биологийн систем дэх метаболитуудын үйлдвэрлэл, хэрэглээний түвшинг шинжлэхэд ашигладаг дүрслэлийн флюксомикийн арга бол урсгалын балансын шинжилгээ нь бодисын солилцооны сүлжээгээр дамжин метаболитуудын урсгалыг шинжилдэг математик флюксомикийн арга юм. Тиймээс энэ нь бодисын солилцооны урсгалын шинжилгээ ба урсгалын балансын шинжилгээний гол ялгаа юм. Цаашилбал, бодисын солилцооны урсгалын шинжилгээ нь бодисын солилцооны урсгалыг тодорхойлохдоо масс спектрометр эсвэл цөмийн соронзон резонансын ашигладаг бол урсгалын балансын шинжилгээ нь бодисын солилцооны урсгалыг тодорхойлохдоо математик (тоон) матрицыг ашигладаг.
Дараах инфографик нь бодисын солилцооны урсгалын шинжилгээ ба урсгалын балансын шинжилгээний ялгааг зэрэгцүүлэн харьцуулах зорилгоор хүснэгт хэлбэрээр жагсаасан болно.
Хураангуй – Бодисын солилцооны урсгалын шинжилгээ ба урсгалын тэнцвэрийн шинжилгээ
Flux анализ (флюкомик) технологийг биологийн системийн доторх бодисын солилцооны урвалын хурдыг тодорхойлоход ашигладаг. Урсгалын шинжилгээний хоёр үндсэн технологи байдаг. Эдгээр нь бодисын солилцооны урсгалын шинжилгээ ба урсгалын балансын шинжилгээ юм. Бодисын солилцооны урсгалын шинжилгээ нь биологийн систем дэх метаболитуудын үйлдвэрлэл, хэрэглээний хурдыг шинжлэх дүрслэлийн флюксомикийн арга бөгөөд урсгалын балансын шинжилгээ нь бодисын солилцооны сүлжээгээр дамждаг метаболитуудын урсгалыг шинжлэх математикийн флюксомикийн арга юм. Тиймээс энэ нь бодисын солилцооны урсгалын шинжилгээ ба урсгалын балансын шинжилгээний ялгааг нэгтгэн харуулав.
