Exo/Metabolomics via LC-UV/RI-MSn

 

Exo/Metabolomics-Strategien zur Untersuchung metabolischer Netzwerke von Mikroorganismen mittels LC-UV/RI-MSn

Exo-metabolomics Strategie mittels LC-UV-RI-MSn 1 Urheberrecht: © iAMB


Exometabolomics: Untersuchung von extrazellulären Metaboliten in Zellkulturmedien mit dem Metabolic Footprinting-Ansatz. Im Bereich der Mikrobiologie kommen Substrate und Produkte (vor allem Zucker, organische Säuren und Alkohole) in der Regel in unterschiedlichen Konzentrationen vor, was die traditionelle Ionenausschlusschromatographie (IEC) mit UV/RI-Detektoren zu Quantifizierungszwecken beliebt macht. Allerdings ist es mit dieser Methode meist sehr schwierig, überlappende Peaks zu erkennen oder unbekannte Substanzen zu identifizieren. Die Tatsache, dass hauptsächlich Schwefelsäure als Additiv für die mobile Phase verwendet wird, macht es noch schwieriger, die IEC-Methode an irgendwelche empfindlichen Geräte zur Peakidentifizierung anzupassen. Auf der anderen Seite ist die Massenspektrometrie optimal für die Peak-Identifizierung geeignet, obwohl sie Einschränkungen im dynamischen Bereich und bei der Wahl der mobilen Phase hat. Hier wollen wir eine LC-UV/RI-MS/MS-Methode entwickeln, die vergleichbare Peaks aus UV/RI und MS erzeugen kann. Mit dieser Konfiguration können wir die Vorteile aller Detektoren nutzen, um extrazelluläre Metaboliten zu identifizieren und zu quantifizieren.

  LC-UV/RI-MSn System Urheberrecht: © iAMB LC-UV/RI-MSn System

Metabolomics: Die Untersuchung intrazelluläre Metabolite mittels Metabolic Profiling oder Metabolic Fingerprinting Ansätze. Heutzutage ist LC-ESI-MS die Methode der Wahl für das Profiling von Metaboliten in komplexen biologischen Proben. Da die meisten Metaboliten, die mit zentralen Stoffwechselwegen in Verbindung stehen, hydrophile Verbindungen mit kleinem Molekulargewicht sind, ist die Umkehrphasen-Flüssigkeitschromatographie (RP-LC) mit ionentrennenden Reagenzien eine leistungsstarke Methode zu ihrer Analyse. Diese Reagenzien können jedoch permanente Kontaminationen im System verursachen, was die Verwendung eines Analysegerätes auf nur eine Methode beschränkt. In dieser Studie wird eine LC-ESI-MS-Methode optimiert, um eine breite Palette von intrazellulären Metaboliten ohne Verwendung von Ionen-paarenden Reagenzien zu erfassen.

In Kombination werden wir in der Lage sein, sowohl intrazelluläre als auch extrazelluläre Metabolite mit einer einzigen Konfiguration, dem LC-UV/RI-MS/MS, zu analysieren. Die Informationen zum Exo/Metabolom werden neue Erkenntnisse darüber liefern, wie Metabolite unter bestimmten Bedingungen von Zellen aufgenommen, verstoffwechselt und/oder ausgeschieden werden könnten. Die Ergebnisse können genutzt werden, um die Verteilungen der Stoffwechselflüsse durch Veränderung endogener Gene oder Einführung von Fremdgenen in den Wirt anzupassen und um die Produktion von Zielverbindungen zu maximieren. Der Beitrag dieser Methode geht über die Grundlagenforschung hinaus, da sie sowohl im akademischen Bereich als auch in der Industrie, die sich mit dem Metabolic Engineering von Mikroorganismen beschäftigt, angewendet werden kann.

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Mitarbeiter: Dr. An Phan Dr. Hendrik Ballerstedt