La fluxómica describe los diversos enfoques que buscan determinar las tasas de reacciones metabólicas dentro de una entidad biológica. [1] Si bien la metabolómica puede proporcionar información instantánea sobre los metabolitos en una muestra biológica, el metabolismo es un proceso dinámico. [2] La importancia de la fluxómica es que los flujos metabólicos determinan el fenotipo celular. [3] Tiene la ventaja añadida de estar basado en el metaboloma que tiene menos componentes que el genoma o el proteoma. [4]
La fluxómica se enmarca dentro del campo de la biología de sistemas que se desarrolló con la aparición de tecnologías de alto rendimiento. [5] La biología de sistemas reconoce la complejidad de los sistemas biológicos y tiene el objetivo más amplio de explicar y predecir este comportamiento complejo. [2]
El flujo metabólico se refiere a la tasa de conversión de metabolitos en una red metabólica. [1] [6] Para una reacción, esta velocidad es una función tanto de la abundancia de la enzima como de la actividad de la misma. [1] La concentración de la enzima es en sí misma una función de la regulación transcripcional y traduccional además de la estabilidad de la proteína. [1] La actividad de la enzima se ve afectada por los parámetros cinéticos de la enzima, las concentraciones de sustrato, las concentraciones de producto y la concentración de moléculas efectoras. [1] Los efectos genómicos y ambientales sobre el flujo metabólico son los que determinan el fenotipo sano o enfermo. [6]
Similar al genoma, transcriptoma, proteoma y metaboloma, el fluxoma se define como el conjunto completo de flujos metabólicos en una célula. [5] Sin embargo, a diferencia de los demás, el fluxoma es una representación dinámica del fenotipo. [5] Esto se debe al fluxoma resultante de las interacciones del metaboloma, el genoma, el transcriptoma, el proteoma, las modificaciones postraduccionales y el medio ambiente. [5]
Dos tecnologías importantes son el análisis de balance de flujo (FBA) y la fluxómica de 13 C. En FBA, los flujos metabólicos se estiman representando primero las reacciones metabólicas de una red metabólica en una matriz numérica que contiene los coeficientes estequiométricos de cada reacción. [7] Los coeficientes estequiométricos restringen el modelo del sistema y son la razón por la cual FBA solo es aplicable a condiciones de estado estable. [7] Se pueden imponer restricciones adicionales. [7] Al proporcionar restricciones, se reduce el conjunto posible de soluciones para el sistema. Tras la adición de restricciones, el modelo del sistema se optimiza. [7] Los recursos de análisis de equilibrio de flujo incluyen la base de datos BIGG, [8]la caja de herramientas COBRA, [9] y FASIMU. [10]
En la fluxómica de 13 C, los precursores metabólicos se enriquecen con 13 C antes de introducirlos en el sistema. [11] Utilizando una técnica de imagen como la espectrometría de masas o la espectroscopia de resonancia magnética nuclear, se puede medir el nivel de incorporación de 13 C en los metabolitos y con la estequiometría se pueden estimar los flujos metabólicos. [11]