¿Cómo se puede utilizar la espectroscopia para estudiar el flujo metabólico en biología sintética?

1 ¿Qué es la espectroscopía?

La espectroscopía es el estudio de cómo la materia interactúa con la radiación electromagnética, como la luz, las microondas o los infrarrojos. Al exponer una muestra a una longitud de onda o frecuencia de radiación específica, puede observar cómo absorbe, refleja o emite energía. Esto puede revelar información sobre la estructura, la composición y la dinámica de la muestra. Por ejemplo, puede utilizar la espectroscopia para identificar los enlaces químicos, los grupos funcionales o los isótopos de una molécula.

2 ¿Cómo mide la espectroscopia el flujo metabólico?

El flujo metabólico es la velocidad a la que se consumen o producen metabolitos en una vía metabólica. Para medir el flujo metabólico, es necesario realizar un seguimiento de cómo un sustrato marcado, como la glucosa, se convierte en diferentes metabolitos a lo largo del tiempo. La etiqueta puede ser un isótopo, como el carbono-13, que tiene una masa o un espín nuclear diferente al de la abundancia natural. Mediante el uso de la espectroscopia, se puede detectar la presencia y abundancia de la etiqueta en diferentes metabolitos, e inferir cómo se distribuye el flujo entre las diferentes ramas de la vía.

3 ¿Cuáles son los tipos de espectroscopía para el análisis de flujo metabólico?

La espectroscopia es una herramienta esencial para el análisis del flujo metabólico, utilizándose diferentes tipos de espectroscopía en función del tipo de etiqueta y del nivel de resolución requerido. Espectrometría de masas (SRA.) es una opción popular, que mide la relación masa-carga de iones en una muestra para separar y cuantificar la composición isotópica de diferentes metabolitos y calcular el enriquecimiento fraccionado de la etiqueta. Resonancia magnética nuclear (RMN) es otra técnica, que utiliza un campo magnético y ondas de radio para inducir y detectar transiciones de espín de diferentes isótopos como el carbono-13 o el hidrógeno-2 para revelar la posición y conectividad de la etiqueta en diferentes metabolitos, además de proporcionar información estructural. Infrarrojo por transformada de Fourier (FTIR) La espectroscopia mide la absorción infrarroja de moléculas en una muestra, utilizando un interferómetro y un detector para generar y registrar el espectro infrarrojo de diferentes metabolitos para identificar grupos funcionales y enlaces químicos que contienen la etiqueta.

4 ¿Cuáles son las ventajas y limitaciones de la espectroscopia para el análisis de flujo metabólico?

La espectroscopia ofrece varias ventajas para el análisis de flujo metabólico, como alta sensibilidad y especificidad, mediciones no invasivas y no destructivas, y capacidades de multiplexación y paralelización. Sin embargo, la espectroscopia también tiene algunas limitaciones, como el alto costo y la complejidad, la baja resolución espacial y temporal, y la interferencia y el ruido. La espectroscopia puede detectar y distinguir concentraciones muy bajas de metabolitos marcados, y discriminar entre diferentes isótopos y estructuras moleculares sin necesidad de ninguna modificación química o física de la muestra. También puede medir múltiples metabolitos y vías simultáneamente para realizar análisis de alto rendimiento de muchas muestras. Por otro lado, la espectroscopia requiere instrumentos y software costosos y sofisticados, así como operadores y analistas calificados. Además, no puede capturar la distribución espacial y la dinámica temporal del flujo metabólico a nivel celular o subcelular, lo que a menudo requiere largos tiempos de muestreo y grandes volúmenes de muestra. Además, puede verse afectado por la señal de fondo, el efecto matriz o los espectros superpuestos de diferentes metabolitos, lo que requiere calibración y normalización.