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组学高分秘籍 | 代谢流 —— 全新动态视角

2021-07-15
中科新生命
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01什么是代谢流?

代谢流是利用稳定同位素示踪技术析下游代谢产物的同位素标记模式,从而推算出该化合物在代谢通路中的流向和分布;通过对生物体进行代谢流分析,可得到生物体特定代谢通路的活跃程度。

常规代谢组学检测的是静态的代谢物浓度,但是静态的含量有时候不能完全说明问题,打比方说:街道上的车流量会随着车辆密度的增加而增加,直到交通拥堵,但这个时候道路上高密度的车辆(类比静态代谢物浓度)并不能说明高的车流量(图1)。同样,在新陈代谢中,代谢物的积累可能是由于产量的增加,也可能是由于消费量的减少。

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Joshua D. Rabinowitz etal., Cell, 2018      代谢组和代谢流 

02代谢流能帮我们解决什么问题?

代谢流可以帮助人们解决代谢物从哪里来到哪里去的问题,相关的研究成果频繁登上高分杂志,仅过去一年时间,CELL杂志上运用到Isotope labeling & Metabolic flux的文章就有数十篇。

(1) 疾病研究领域:细胞能量来源、疾病代谢状态异质性、药物引起的代谢变化等。

如:将13C乳酸注入人非小细胞肺癌患者,发现TCA循环代谢物被广泛标记。并在小鼠中,证实了肿瘤细胞可以自主摄取乳酸。

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Ralph J. DeBerardinis etal., CELL, 2017

(2) 生物工程领域:改造靶点鉴定和途径优化、发酵工艺的优化等。

如:应用13C- metabolic flux analysis (13C-MFA)技术,对甘油在大肠杆菌生物转化为乙酰乙酸过程中的瓶颈进行了研究,建立数学模型,获得了flux map,确定了NADPH再生工程化是一个有前途的靶点,充足的NADPH供应对乙酰乙酸生产至关重要。

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Ruilian Yao etal., Biotechnology for Biofuels, 2019

03代谢流高分文章推荐

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04靶向代谢流解决方案


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