Análise de fluxos metabólicos


Entender a composição química e as estruturas que formam as moléculas não é suficiente para que saibamos como elas se organizam para formar o organismo. Esse conhecimento também não é o suficiente para explicar os sistemas que atuam para conservar a vida. Para tanto, é preciso estudar com afinco a energia livre que os seres vivos obtêm e consomem para realizar suas funções vitais. Tal atividade dá-se por meio de um processo chamado metabolismo.

Análise de fluxos metabólicos

Cada vez mais, os pesquisadores têm percebido a importância de se debruçar sobre os fluxos metabólicos para avaliar como acontece a interação dos distintos caminhos da energia nas células. A partir da mesma análise, fica mais clara a distribuição do fluxo ao redor dos pontos de bifurcação. Portanto, a pesquisa do fluxo metabólico em seus diferentes níveis possui diversas potencialidades que continuam sendo exploradas pela comunidade científica. Veja algumas dessa utilizações a seguir.

Principais finalidades da análise de fluxo metabólico

A análise de fluxos metabólicos ainda é um campo em expansão, mas já traz evoluções significativas conforme verificaremos na lista abaixo:

  • A análise permite a visualização mais complexo das atividades celulares, na área chamada de biologia de sistemas;
  • Desenvolvimento das referidas fábricas celulares, já que cada unidade da célula tem a sua função específica;
  • Elevação na produtividade e no desempenho do organismo partir do uso da energia livre;
  • Aproveitamento de uma quantidade variada de substratos;
  • Essa ciência permite melhorias nas propriedades das células;
  • Com a análise das reações, têm-se uma geração de produtos mais avançados;
  • Graças ao design de vias metabólicas, os bioquímicos conseguem inclusive efetuar certos tipos de manipulação genética.

Aplicações médicas:

  • A partir da análise de fluxos metabólicos, existe um aprimoramento na compreensão de diferentes doenças infecciosas;
  • Desenvolvimento que viabiliza metas atualizadas para a criação de medicamentos devido às descobertas acerca do ciclo das doenças;
  • Estabelecimento de diretrizes mais avançadas para a produção e testagem de novos remédios para uma série de enfermidades.

Em decorrência das análises de fluxo metabólico, é possível fundamentar outras áreas como a engenharia metabólica. Por isso, a técnica apresenta-se como uma ferramenta válida nas duas áreas descritas anteriormente. Primeiro, ela demonstra a comportamento de fluxos que existem na natureza e acontecem em uma rede metabólica específica. Na próxima etapa, as pesquisas vislumbram outras opções de fluxos do metabolismo, promovendo o aumento na ação de um metabólito relevante.

Um dos segmentos da análise de fluxos metabólicos emprega os isótopos de carbono (13C e 12C). No caso do 13C destacado, desenvolveu-se um procedimento que associa prerrogativas do balanço metabólico com a avaliação de isótopos marcados. Por que tal processo aconteça, usa-se uma metodologia para medir concentração e de marcação em frações nos metabólitos dentro das moléculas. É nessa etapa de pesquisa que entram os dois recursos muito úteis:

  • Métodos cromatográficos: técnica quantitativa que observa as substâncias, a partir de propriedades como solubilidade, massa molecular e tamanho. Viabiliza ainda que as misturas sejam separadas e/ou purificadas ao final da conduta.
  • Espectrometria de massa: método de fim analítico que possibilita a identificação de uma molécula desejada por intermédio da massa e da estrutura química do elemento.

Sendo assim, a engenharia metabólica é uma ciência que se mostra cada vez mais essencial para ampliar incrementar a nossa sabedoria sobre como as células funcionam. Por sua vez, esse conhecimento é uma parte imprescindível quando a intenção é aprimorar os procedimentos no setor de biotecnologia.

Métodos de análise de fluxo metabólico e seus reflexos

O metabolismo é geralmente visto por uma aproximação reducionista, isto é, por uma via metabólica isolada. A já exemplificada marcação de isótopos tem grande serventia para a pesquisa com organismos completos, bem como com tecidos e células. Isso porque o processo acompanha a trajetória das moléculas até que elas se transformem no resultado final, avaliando etapas intermediárias e produtos destacados por radioatividade. As enzimas responsáveis por catalisar as reações podem passar por uma purificação, provendo um estudo pela perspectiva da atividade enzimática.

Há também a mediação de parâmetros de movimento, bem como à resposta a diferentes inibidores. Outro tipo de apuração prevê a identificação dos produtos intermediários em células ou tecidos. Vale explicar que o conjunto de metabolitos às vezes é denominado metaboloma. Mais comumente, essa categoria de análise é recomendado para se obter um panorama geral de um determinado fluxo metabólico simples, mas é insuficiente quando adotado em sistemas com maior complexidade, como para avaliar o funcionamento de toda uma célula.

Para se ter uma noção do quão complexa é uma rede metabólica presente, é bom ter em vista que uma célula típica possui milhares de enzimas. A sequência de genomas prova que poderão existir milhares de genes que correspondem a muitos outros polipéptidos. Com essas informações, ainda que parciais, os especialistas são capazes de reconstituir redes completas de reações biológicas e químicas. Criam-se assim modelos que descrevam e antecipam o comportamento genético.

Por fim, é essencial reforçar a aplicação desses conhecimentos na engenharia metabólica, setor que modifica os genes de organismos como bactérias e plantas para torná-los úteis para fins biotecnológicos, como na fabricação de remédios e reagentes químicos.