Marc Carnicer HerasGenòmica i Proteòmica

Juny 2008

Uwe Sauer. 2006

Integració: ◦ Genòmica ◦ Proteòmica◦ Interacció de

metabòlits Biologia de sistema.

◦ Metabolòmica◦ Fluxomica

Cultiu cel·lular. Flux ratios

◦ NMR◦ MS

Model matemàtic Fluxos absoluts

Uwe Sauer. 2006

Continus Steady state Font de carboni 13C Flux ràtios

O2, CO2, 1

font de 12C i 13C,..

Reconciliació de les dades

O2, CO2,

biomassa, sub-productes,…

Thomas Szyperky 1996

Resultats gel 2D [13C,1H]-COSY (FCAL)

Thomas Szyperky 1996

m+0 m+1 m+2 m+3

m/z

Espectre MS per isoptòmers:

No informació posicionalPodem mesurar valors absoluts de metabòlits

Aina Solà. 2004

Comparació entre NMR i MS

1. NMR Només anàlisis aa.

2. 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

Aina Solà. 2004

Metabolisme central del C.

Fluxos ràtios utilitzats.

TyrPheff

Gluff

,)3()2(

)3()2(

Flux anapleròtic : cit-PEP mit-OAA

Aina Solà. 2004

Càlcul del flux anapleròtic : cit-PEP mit-OAA

TyrPheff

Gluff

,)3()2(

)3()2(

33,0

93,00

10,021,0

Potencial de l’estudi dels Flux ràtios:

1. Nova via metabòlic de degradació de la glucosa en E. coli (Fisher and Sauer, 2003b).

2. Funció anapleròtica d’enzims gluconeogènics en Bacillus subtilis (Zamboni et al., 2004).

3. Identifiació de la topologia de la xarxa metabòlica en microorganismes poc caracteritzats (Fuhrer et al.,2006)

S. Vaidyanathan, 2005

S. Vaidyanathan, 2005

Model derivat del genoma

oTopologia de la xarxa metabòlica mitjançant iteracions.

oPredicció del comportament cel·lular.

oPredicció de possibles efectes de la manipulació gènica en el

fenotip.

Models de vies metabòliques específiques

MODEL MATEMÀTIC

Nutrient transport/catabolism

ProteinRNA

DNAWalls

Membranes

Central (core) metabolism

Common intermediates

Precursors cofactors

Uwe Sauer. 2006

Model cinètic:

oPermeten metabolisme dinàmic.

oComplicats

oFalta de paràmetres cinètics.

Model estequiomètric:

oMetabolisme en steady-state.

oMenys complicats.

MODEL MATEMÀTIC

Flux ràtios

Dades fisiologiques

de cultiu

Model estequiomètric

Fluxes Absoluts

Optimització del model

MODEL MATEMÀTIC

Thomas Szyperky 1996

Ascomicet interès industrial.

Metabolisme en condicions

aeròbiques i hipòxiques.

Uwe Sauer. Metabolic networks in motion: 13C-based flux analysis. 2004. ed: Molecular System Biology.

Elisabeth Fredlund. Oxygen- and Glucose-Dependent Regulltion of Central Carbon Metanolism in Pichia anomala. 2004. Applied and Enviromental Microbiology.

Hannu Maaheimo. Central carbon metabolism os Saccharomyces cerevisae explored by biosynthetic fractional 13C labeling of common amino acids. 2001. FEBS.

Roelco J. Kleijn. Metabolic flux analysis of glycerol overproducing Saccharomyces cerevisae strain on GC-MS, LC-MS and NMR derived 13C labelling data. 2006. 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. 2007. FEMS.

Uwe Sauer. High throught phenomics: experimental methods for mapping fluxomes. 2004. Elsevier.

S. Vaidyanathan. Metabolisme Analyses. 2005. Springer.