Ikhtisar
Analisis jalur metabolik adalah disiplin bioinformatika yang menafsirkan data metabolomik kuantitatif dalam konteks jaringan biokimia yang diketahui. Daripada hanya membuat daftar metabolit yang berubah antar kondisi, analisis jalur mengatur perubahan tersebut ke dalam peta metabolik untuk mengungkap jalur mana yang terganggu secara terkoordinasi. Pendekatan ini meningkatkan kekuatan statistik dengan menggabungkan pengetahuan biologi sebelumnya – perubahan kecil pada beberapa metabolit dari jalur yang sama mungkin secara kolektif menunjukkan efek biologis yang signifikan meskipun setiap perubahan individu tidak signifikan secara statistik. Analisis jalur mengubah daftar metabolit menjadi hipotesis mekanistik tentang biologi yang mendasarinya.
Metode
Analisis representasi berlebih (ORA) menguji apakah jumlah metabolit yang berubah pada jalur tertentu melebihi jumlah yang diharapkan secara kebetulan, menggunakan uji hipergeometri atau eksak Fisher. Analisis pengayaan jalur mempertimbangkan jumlah dan besarnya perubahan metabolit dalam setiap jalur menggunakan pendekatan seperti analisis pengayaan set gen (GSEA) yang disesuaikan untuk metabolomik. Analisis topologi jalur menggabungkan struktur jalur, posisi setiap metabolit, konektivitas reaksi, dan arah fluks, untuk mengidentifikasi titik kritis dan titik pengaturan. Basis data seperti KEGG, Reactome, dan WikiPathways menyediakan definisi jalur, sementara alat seperti MetaboAnalyst dan Mummichog menawarkan platform analisis terintegrasi.
Aplikasi
Analisis jalur metabolik diterapkan untuk mengidentifikasi subsistem metabolisme yang paling terpengaruh oleh penyakit, pengobatan, atau gangguan genetik. Laporan ini mengungkap jalur persilangan antara metabolisme karbon sentral dan biosintesis lipid, mengidentifikasi hambatan metabolik pada strain produksi bioteknologi, dan menunjukkan simpul-simpul yang tidak teratur dalam metabolisme kanker. Pendekatan ini dibangun berdasarkan pengetahuan jalur metabolik yang komprehensif, konsep integrasi metabolik, dan jalur spesifik seperti glikolisis dan siklus asam sitrat untuk mengkontekstualisasikan pengukuran metabolomik.
