Anàlisi del metabolisme central del Carboni Fluxos Metabòlics

Presentación del tema: "Anàlisi del metabolisme central del Carboni Fluxos Metabòlics"— Transcripción de la presentación:

1 Anàlisi del metabolisme central del Carboni Fluxos Metabòlics
Marc Carnicer Heras Genòmica i Proteòmica Juny 2008

2 INTRODUCCIÓ Integració: Genòmica Proteòmica Interacció de metabòlits
Biologia de sistema. Metabolòmica Fluxomica Uwe Sauer. 2006

3 METODOLOGIA Cultiu cel·lular. Flux ratios Model matemàtic
NMR MS Model matemàtic Fluxos absoluts Uwe Sauer. 2006

4 CULTIU CEL·LULAR Continus  Steady state
Font de carboni 13C  Flux ràtios O2, CO2, biomassa, sub- productes, … O2, CO2, 1 font de 12C i 13C,.. Reconciliació de les dades

5 FLUX RÀTIOS. ANÀLISIS 13C- NMR
Resultats gel 2D [13C,1H]-COSY (FCAL) Thomas Szyperky 1996

6 FLUX RÀTIOS. ANÀLISIS 13C- NMR
Thomas Szyperky 1996

7 FLUX RÀTIOS. ANÀLISIS MS
No informació posicional Podem mesurar valors absoluts de metabòlits Espectre MS per isoptòmers: m+0 m+1 m+2 m+3 m/z

8 FLUX RÀTIOS. Aina Solà. 2004

9 Comparació entre NMR i MS
FLUX RÀTIOS. Comparació entre NMR i MS NMR  Només anàlisis aa. MS  Aa i metabòlits. Monitorització de fluxos que no poden ser inferits a partir dels aa. Seguiment de fenòmens transitoris degut al ràpid intercanvi d’aquest en comparació a la síntesi aa. Anàlisi de cèl·lules en cultius amb aa en el medi (medis rics). S. Vaidyanathan, 2005

10 FLUX RÀTIOS. Metabolisme central del C. Fluxos ràtios utilitzats.
Flux anapleròtic : cit-PEP  mit-OAA Aina Solà. 2004

11 FLUX RÀTIOS. CÀLCUL Càlcul del flux anapleròtic : cit-PEP  mit-OAA
Aina Solà. 2004

12 Potencial de l’estudi dels Flux ràtios:
Nova via metabòlic de degradació de la glucosa en E. coli (Fisher and Sauer, 2003b). Funció anapleròtica d’enzims gluconeogènics en Bacillus subtilis (Zamboni et al., 2004). Identifiació de la topologia de la xarxa metabòlica en microorganismes poc caracteritzats (Fuhrer et al.,2006) S. Vaidyanathan, 2005

13 MODEL MATEMÀTIC Model derivat del genoma
Topologia de la xarxa metabòlica mitjançant iteracions. Predicció del comportament cel·lular. Predicció de possibles efectes de la manipulació gènica en el fenotip. Models de vies metabòliques específiques S. Vaidyanathan, 2005

14 MODEL MATEMÀTIC Nutrient transport/catabolism Model cinètic:
Protein RNA DNA Walls Membranes Central (core) metabolism Common intermediates Precursors cofactors Model cinètic: Permeten metabolisme dinàmic. Complicats Falta de paràmetres cinètics. Model estequiomètric: Metabolisme en steady-state. Menys complicats. Uwe Sauer. 2006

15 MODEL MATEMÀTIC Fluxes Absoluts Flux ràtios Model estequiomètric
Dades fisiologiques de cultiu Fluxes Absoluts Flux ràtios Model estequiomètric Optimització del model

16 EXEMPLE: Pichia anomala
Ascomicet interès industrial. Metabolisme en condicions aeròbiques i hipòxiques. Thomas Szyperky 1996

17 BIBLIOGRAFIA Uwe Sauer. Metabolic networks in motion: 13C-based flux analysis ed: Molecular System Biology. Elisabeth Fredlund. Oxygen- and Glucose-Dependent Regulltion of Central Carbon Metanolism in Pichia anomala Applied and Enviromental Microbiology. Hannu Maaheimo. Central carbon metabolism os Saccharomyces cerevisae explored by biosynthetic fractional 13C labeling of common amino acids FEBS. Roelco J. Kleijn. Metabolic flux analysis of glycerol overproducing Saccharomyces cerevisae strain on GC-MS, LC-MS and NMR derived 13C labelling data FEMS. Marilyn G. Wiebe. Central carbon metabolism of Saccharomyces cerevisae in anaerobic, oxygen limited and fully aerobic steady state conditions and following a shift to anaerobic conditions FEMS. Uwe Sauer. High throught phenomics: experimental methods for mapping fluxomes Elsevier. S. Vaidyanathan. Metabolisme Analyses Springer.