NoBiTUM: Novel bioinformatics tools for LC-HRMS based untargeted metabolomics research
Abstract
Das Forschungsgebiet der Metabolomik beschäftigt sich mit der gesamtheitlichen Erfassung und Interpretation der in Lebewesen vorkommenden niedermolekularen Stoffwechselprodukte (Metabolite) und -prozesse. Die junge Wissenschaftsdisziplin steht derzeit noch vor zahlreichen technischen und analytischen Herausforderungen. Beispielsweise stellt die automatisierte, computergestützte Prozessierung der Messdaten (Masse-zu-Ladungsverhältnis, Retentionszeit und Intensität aller gemessenen und von der biologischen Probe stammenden Ionen) und die anschließende Identifizierung der erfassten Substanzen nach wie vor eine wesentliche Limitierung bei der verlässlichen und raschen Interpretation der generierten Ergebnisse dar. Mit Hilfe von Substanzen und Proben, die mit stabilen, nicht radioaktiven Isotopen markiert wurden, hat unsere Forschungsgruppe in den vergangenen Jahren zahlreiche Flüssigkeitschromatographie-Massenspektrometrie (LC-MS) basierte (Auswerte-)Methoden entwickelt und somit dazu beigetragen, einige der bestehenden, methodischen Limitierungen zu reduzieren. Basierend auf unseren erfolgreichen Arbeiten der Stabilisotopen-gestützten Verfahren, deren Anwendungen und dem kürzlich verlängerten FWF Projekt SFB Fusarium soll diese Technik auch im hier beantragten Projekt eingesetzt werden. Das NoBiTUM Projekt konzentriert sich auf die Entwicklung topaktueller, innovativer Methoden sowie dafür maßgeschneiderte Softwarelösungen um methodische Limitierungen in der Metabolomik-Forschung abermals zu reduzieren. Folgende Aspekte sollen im geplanten Projekt bearbeitet werden: A) die Kombination verschiedener Markierungsexperimente für eine verbesserte Substanzidentifizierung und B) die gleichzeitige Verwendung von mehreren Stabilisotopen (z.B. 2H, 13C) oder die Verwendung mehrfach markierter Leitsubstanzen um den Einsatzbereich der entwickelten Methoden flexibler zu gestalten. Das beantragte Zwei-Jahresprojekt verfolgt folgende fünf inhaltlichen Ziele: 1. Entwicklung eines neuen Software-Algorithmus um den Nachweis gering abundanter Substanzen, die von bestehenden Softwarelösungen momentan nicht korrekt detektiert werden, zu verbessern. 2. Erweiterung der bestehenden Methode für den Einsatz in Multi-Element-Markierungs-experimenten mit dem Ziel der ganzheitlichen Erfassung und Charakterisierung niedermolekularer Stoffwechselprodukte. 3. Entwicklung einer Software-Lösung zur automatischen Detektion von Multi-Element- oder Multi-Tracer-abgeleiteten biologischen Umwandlungsprodukten. 4. Erstellung einer Metabolit- und Spektren-Datenbank und Etablierung von Clustering-Methoden zur Klassifizierung unbekannter Stoffwechselprodukte entsprechend ihrer chemischen Strukturen und Fragmentspektren (Molecular networking). 5. Anwendung der entwickelten Werkzeuge und methodischen Ansätze im Rahmen bestehender und geplanter Projekte und Forschungskooperationen.
Schlagworte Datenprozessierung LC-MS Metabolomik Softwareentwicklung Stabilisotopen-Markierung
Publikationen
MetExtract II: A Software Suite for Stable Isotope-Assisted Untargeted Metabolomics
Autoren: Bueschl, C; Kluger, B; Neumann, NKN; Doppler, M; Maschietto, V; Thallinger, GG; Meng-Reiterer, J; Krska, R; Schuhmacher, R Jahr: 2017
Originalbeitrag in Fachzeitschrift
Mitarbeiter*innen
Christoph Büschl
Dr. Christoph Büschl MSc.
christoph.bueschl@boku.ac.at
Tel: +43 1 47654-97304
BOKU Projektleiter*in
01.10.2016 - 30.09.2018