Apprenez à utiliser la spectroscopie pour mesurer et optimiser les voies métaboliques en biologie synthétique, et quels sont les défis et les solutions.

A specific isotope, often 13C, 15N, or 2 H, is introduced into a metabolic substrate. This isotope acts as a tracer, allowing scientists to track its movement and incorporation into various metabolites. In NMR spectroscopy, the magnetic properties of atomic nuclei (like those in the introduced isotope) are used to identify the structure of metabolites. When a metabolite incorporates the labeled substrate, its magnetic resonance signal changes, which can be detected by NMR. This technique is particularly useful for studying the dynamics of metabolic pathways in vivo. MS measures the mass-to-charge ratio of charged particles. When isotopically labeled substrates are metabolized, they alter the mass of the resulting metabolites.

Comment utiliser la spectroscopie pour étudier les flux métaboliques en biologie synthétique ?

Généré par l’IA et la communauté LinkedIn

La biologie synthétique est l’ingénierie des systèmes biologiques pour créer de nouvelles fonctions et de nouveaux produits. L’un des principaux défis de la biologie synthétique est d’optimiser les voies métaboliques qui produisent les molécules souhaitées, telles que les biocarburants, les médicaments ou les matériaux. Pour ce faire, vous devez mesurer comment le flux de carbone et d’énergie est réparti entre différentes réactions métaboliques et intermédiaires. C’est là que la spectroscopie est utile.

Des experts chevronnés contribuent à cet article

Sélectionnés par la communauté pour 4 contributions. En savoir plus

1 Qu’est-ce que la spectroscopie ?

La spectroscopie est l’étude de la façon dont la matière interagit avec les rayonnements électromagnétiques, tels que la lumière, les micro-ondes ou les infrarouges. En exposant un échantillon à une longueur d’onde ou à une fréquence de rayonnement spécifique, vous pouvez observer comment il absorbe, réfléchit ou émet de l’énergie. Cela peut révéler des informations sur la structure, la composition et la dynamique de l’échantillon. Par exemple, vous pouvez utiliser la spectroscopie pour identifier les liaisons chimiques, les groupes fonctionnels ou les isotopes d’une molécule.

Ajoutez votre point de vue

Dr Roy Awbery

Artist, children's author, illustrator, serial blogger, networker and innovator and occasionally a scientist who founded NuFor the nuclear forensics conference series.
Signaler la contribution
Spectroscopy, a powerful tool in organic chemistry and biological studies, faces challenges. In organic chemistry, complex spectra due to diverse functional groups require careful analysis. In biological studies, sensitivity issues limit detection in low-concentration biomolecules. Depth penetration constraints, sample interference, and the dynamic nature of biological systems add complexity. Advances in technology and interdisciplinary approaches help overcome these limitations, enabling researchers to push the boundaries and gain insights into intricate organic and biological landscapes.

Texte traduit

J’aime

2 Comment la spectroscopie mesure-t-elle le flux métabolique ?

Le flux métabolique est la vitesse à laquelle les métabolites sont consommés ou produits dans une voie métabolique. Pour mesurer le flux métabolique, vous devez suivre la façon dont un substrat marqué, tel que le glucose, est converti en différents métabolites au fil du temps. L’étiquette peut être un isotope, tel que le carbone 13, qui a une masse ou un spin nucléaire différent de l’abondance naturelle. En utilisant la spectroscopie, vous pouvez détecter la présence et l’abondance du marquage dans différents métabolites et en déduire comment le flux est distribué entre les différentes branches de la voie.

Ajoutez votre point de vue

James Demmitt, MBA

CEO, Purveyor of customer value, innovation, and employee growth. Always a student. | USMC Veteran
Signaler la contribution
A specific isotope, often 13C, 15N, or 2 H, is introduced into a metabolic substrate. This isotope acts as a tracer, allowing scientists to track its movement and incorporation into various metabolites. In NMR spectroscopy, the magnetic properties of atomic nuclei (like those in the introduced isotope) are used to identify the structure of metabolites. When a metabolite incorporates the labeled substrate, its magnetic resonance signal changes, which can be detected by NMR. This technique is particularly useful for studying the dynamics of metabolic pathways in vivo. MS measures the mass-to-charge ratio of charged particles. When isotopically labeled substrates are metabolized, they alter the mass of the resulting metabolites.

Texte traduit

J’aime

3 Quels sont les types de spectroscopie pour l’analyse des flux métaboliques ?

La spectroscopie est un outil essentiel pour l’analyse des flux métaboliques, avec différents types de spectroscopie utilisés en fonction du type d’étiquette et du niveau de résolution requis. Spectrométrie de masse (MS) est un choix populaire, mesurant le rapport masse/charge des ions dans un échantillon pour séparer et quantifier la composition isotopique de différents métabolites et calculer l’enrichissement fractionnaire du marquage. Résonance magnétique nucléaire (RMN) est une autre technique, utilisant un champ magnétique et des ondes radio pour induire et détecter les transitions de spin de différents isotopes tels que le carbone-13 ou l’hydrogène-2 afin de révéler la position et la connectivité du marquage dans différents métabolites, ainsi que de fournir des informations structurelles. Infrarouge à transformée de Fourier (IRTF) La spectroscopie mesure l’absorption infrarouge des molécules dans un échantillon, à l’aide d’un interféromètre et d’un détecteur pour générer et enregistrer le spectre infrarouge de différents métabolites afin d’identifier les groupes fonctionnels et les liaisons chimiques qui contiennent l’étiquette.

Ajoutez votre point de vue

Dr Roy Awbery

Artist, children's author, illustrator, serial blogger, networker and innovator and occasionally a scientist who founded NuFor the nuclear forensics conference series.
Signaler la contribution
In addition to MS, NMR, and FTIR, other spectroscopic techniques could prove valuable in metabolic flux analysis. Raman spectroscopy, for instance, offers molecular vibrational information, complementing existing methods. Its ability to provide insights into molecular dynamics and structural changes enhances the understanding of metabolic pathways. Additionally, UV-Visible spectroscopy, sensitive to electronic transitions, can be employed to monitor specific chromophores, offering a different perspective on metabolite changes. Integrating these techniques expands the analytical toolkit, providing a more comprehensive view of metabolic processes.

Texte traduit

J’aime

4 Quels sont les avantages et les limites de la spectroscopie pour l’analyse des flux métaboliques ?

La spectroscopie offre plusieurs avantages pour l’analyse des flux métaboliques, tels qu’une sensibilité et une spécificité élevées, des mesures non invasives et non destructives, ainsi que des capacités de multiplexage et de parallélisation. Cependant, la spectroscopie présente également certaines limites, telles que le coût et la complexité élevés, la faible résolution spatiale et temporelle, ainsi que les interférences et le bruit. La spectroscopie permet de détecter et de distinguer de très faibles concentrations de métabolites marqués, et de discriminer entre différents isotopes et structures moléculaires sans nécessiter de modification chimique ou physique de l’échantillon. Il peut également mesurer simultanément plusieurs métabolites et voies pour effectuer une analyse à haut débit de nombreux échantillons. D’un autre côté, la spectroscopie nécessite des instruments et des logiciels coûteux et sophistiqués, ainsi que des opérateurs et des analystes qualifiés. De plus, il ne peut pas capturer la distribution spatiale et la dynamique temporelle du flux métabolique au niveau cellulaire ou subcellulaire, ce qui nécessite souvent de longs temps d’échantillonnage et de grands volumes d’échantillons. De plus, il peut être affecté par le signal de fond, l’effet de matrice ou le chevauchement des spectres de différents métabolites, ce qui nécessite un calibrage et une normalisation.

Ajoutez votre point de vue

Dr Roy Awbery

Artist, children's author, illustrator, serial blogger, networker and innovator and occasionally a scientist who founded NuFor the nuclear forensics conference series.
Signaler la contribution
This assumes uniform label distribution in metabolic networks, potentially oversimplifying dynamic biological systems. A limitation lies in the sensitivity of certain spectroscopic methods, impacting the detection of low-abundance metabolites. Advantages include the precision of mass spectrometry in quantifying isotopic compositions and the non-destructive nature of nuclear magnetic resonance for structural insights. However, assumptions about homogeneity and potential interference in complex samples should be considered for more robust analyses.

Texte traduit

J’aime

5 Comment améliorer la spectroscopie pour l’analyse des flux métaboliques ?

Il existe plusieurs façons d’améliorer la spectroscopie pour l’analyse des flux métaboliques, telles que la conception et la synthèse de nouveaux marqueurs et traceurs isotopiques ou fluorescents avec une spécificité, une stabilité et une compatibilité plus élevées. De plus, vous pouvez ajuster les paramètres et les paramètres des instruments et des méthodes spectroscopiques pour améliorer le rapport signal/bruit, la résolution et la précision des mesures. De plus, des outils avancés d’analyse et de modélisation des données peuvent être utilisés pour traiter, interpréter et intégrer les données spectroscopiques, ainsi que pour construire et valider des modèles et des simulations de flux métaboliques.

Ajoutez votre point de vue

6 Voici ce qu’il faut prendre en compte d’autre

Il s’agit d’un espace pour partager des exemples, des histoires ou des idées qui ne correspondent à aucune des sections précédentes. Que voudriez-vous ajouter d’autre ?

Ajoutez votre point de vue

Biotechnology

+ Suivre

Notez cet article

Nous avons créé cet article à l’aide de l’intelligence artificielle. Qu’en pensez-vous ?

Il est très bien Ça pourrait être mieux

Signaler cet article

Tout voir

Comment utiliser la spectroscopie pour étudier les flux métaboliques en biologie synthétique ?

1

2

3

4

5

6

1 Qu’est-ce que la spectroscopie ?

2 Comment la spectroscopie mesure-t-elle le flux métabolique ?

3 Quels sont les types de spectroscopie pour l’analyse des flux métaboliques ?

4 Quels sont les avantages et les limites de la spectroscopie pour l’analyse des flux métaboliques ?

5 Comment améliorer la spectroscopie pour l’analyse des flux métaboliques ?

6 Voici ce qu’il faut prendre en compte d’autre

Biotechnology

Notez cet article

Nous vous remercions de votre feedback

Plus d’articles sur Biotechnology

Lecture plus pertinente