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靶标代谢流分析

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基于13C或者15N标记的靶标代谢流分析能够系统地定量细胞或者组织内特定代谢通路代谢网络的流量分布及各代谢途径的相对贡献,其优点是可以利用细胞内代谢物的质量同位体信息的分析方法,不但在很多情况下能够直观地表明代谢流量的整体走向,而且通过计算能够准确定量地揭示细胞内各个代谢反应的活性,以及深入理解平行反应、可逆反应等多种复杂的细胞内代谢过程,直观揭示细胞胞内的主要活性途径及各个途径的相对贡献及其分布变化特点,从而鉴定出相关疾病发生发展过程的早期诊断的标志物及其关键的主要代谢通路,并揭示其相互调控规律,为疾病发生的临床早期诊断、药物靶点治疗和预后判断提供强有力的科学依据。

代谢流

Ex vivo and in vivo stable isotope labelling of central carbon metabolism and
related pathways with analysis by LC-MS/MS
 
靶标代谢流解决方案:
BIOTREE能量代谢之靶标代谢流解决方案:主要集中在能量代谢明星通路精细化代谢速率研究,包含糖酵解途径、三侵酸 循环、磷酸戊糖途径。

 

糖酵解途径(EMP)是指糖原或葡萄糖分子分解至生成丙酮酸的阶段,是体内糖代谢最主要途径。此途径在动植物和许多 微生物中普遍存在。在需氧生物中,糖酵解途径是葡萄糖氧化生成二氧化碳和水的前奏。糖酵解生成的丙酮酸可进入线粒 体,通过三梭酸循环(TCA)及电子传递链彻底氧化成二氧化碳和水,并生成腺嗦吟核昔三磷酸。
 

代谢流

 
三梭酸循环是(TCA)需氧生物体内普遍存在的代谢途径,是生物机体获取能量的主要方式,是糖,脂肪和蛋白质三种主 要有机物在体内彻底氧化的共同代谢途径,是体内三种主要有机物互变的中心枢纽。
 
 
代谢流

 

 
磷酸戊糖途径(PPP)是葡萄糖氧化分解的一种方式,在动物、植物和微生物中普遍存在。在生物体内磷酸戊糖途径(PPP)除了提供能量外,主要是为合成代谢提供多种原料。如为脂肪酸、胆固醇的生物合成提供还原型烟酰胺腺卩票吟二核 昔磷酸(NADPH);为核昔酸辅酶、核昔酸的合成提供5-磷酸核糖;为芳香族氨基酸合成提供4-磷酸赤薛糖。
 

代谢流

 

技术优势

技术成熟、灵敏度高;
专业的数据分析团队,通过Matlab flux-8等软件进行原始数据处理,并进行PCA、柱状图、热力图、Bi-plot等分析。
 
技术路线
代谢流
 
技术参数
 
样本要求
细胞 1×107 cells/sample
 
生物学重复
6-10个生物学重复
 
检测平台
GC-Q-MS或AB SCIEX 6600 Triple tof
 
检测范围
基于13C 标记的葡萄糖(Glucose)碳代谢流分析
基于13C标记的谷氨酰胺(Glutamine)碳代谢流分析
基于15N标记的谷氨酰胺(Glutamine)氮代谢流分析
 
应用方向
 
1、通过比较不同环境条件及各种代谢性疾病的不同代谢途径的代谢流量的分布变化,揭示出相关疾病发生发展过程中的主要代谢通路及其早期诊断的标志物;
2、通过13C代谢流量技术对胞内外的中间代谢物的变化示踪,可以鉴定出基因工程菌的关键的代谢通路和活性,为提高目标代谢产物的合成提供直接的依据;
3、可以比较分析细胞,组织及其血样和尿液在基因改造的前后的代谢功能变化。
 
案例分析
 
肿瘤细胞代谢重编程
肿瘤细胞具有高能量和合成代谢的需求,才能适应其自身的代谢情况在营养胁迫条件下存活并保持增殖。根据这项研究,PKCζ缺失会促进癌细胞进行代谢重编程,从而在葡萄糖缺乏的条件下通过调控丝氨酸合成途径去利用另外一种营养物质-谷氨酰胺。PKCζ可以抑制该通路中两种关键酶PHGDH和PSAT1的表达,并且通过磷酸化PHGDH抑制其酶活性。研究人员发现,小鼠中的PKCζ缺失也会增加肠道肿瘤的发生并提高这两种代谢酶的表达,与此同时低水平PKCζ患者预后较差。此外在人的肠道肿瘤中,PKCζ和caspase-3的活性与PHGDH有关。这些结论揭示了肿瘤代谢酶抑制剂PKCζ在人类癌症中的关键作用。
 
 
参考文献
Li Ma, Yongzhen Tao,et al.Control of Nutrient Stress-Induced Metabolic Reprogramming by PKCz in Tumorigenesis.cell,2013,152: 599–611.
 
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