Surfing the metabolome : application of high resolution mass spectrometry to the analysis of single cell organisms

Abstract

Untargeted metabolomics geeft wetenschappers inzicht in de status van het metabolisme van een organisme op elk moment van zijn ontwikkeling. Aangezien het metabolisme het dichtst bij het onderzochte phenotype ligt, belooft deze aanpak een efficiënte strategic te zijn om nieuwe biologische processes te ontdekken. De methodiek is bij uitstek geschikt om enkelcellige organismen te karakteriseren, aangezien deze in cultuur op dusdanige hogs volumes gekweekt kunnen worden dat metaboliet niveaus bereikt worden die detecteerbaar zijn met moderns massa spectrometric. De relatieve homogeniteit van de cultures zorgt ervoor dat een representatieve reflectie van de intracellulaire metabolieten verkregen wordt. De opgenomen data zijn echter complex, waarvoor uitgebreide strategieën nodig zijn om de relevante informatie te extraheren. Een typisch profiel bevat naast de signalen atkomstig van echte metabolieten, ook grote hoeveelheden aan verschillende soorten ruffs, inclusief signalen afkomstig van derivatieve molecules (b.v. isotopes, toevoegingen en fragmenten). De uitdaging is om de signalen van de echte metabolieten te detecteren, identificeren en te kwantificeren op een betrouwbare manier. Het doel van het werk dat Haar deze dissertatie heeft geleid, was de ontwikkeling van bioinformatica strategieën en hulpmiddelen om de rijke data te analyseren opgenomen van enkelcellige organismen. Hiervoor hebben we de protozoa parasiet Leishmania donovani en de Gram-positieve bacterie Streptomyces coelicolor bestudeerd in nauwe samenwerking met respectievelijk de afdeling Parasitologie aan het Instituut voor Tropische Geneeskunde Antwerpen en de afdeling Microbial Physiology aan de Rijks universiteit Groningen. Deel 1 beschrijft het experimentele protocol om de massa spectrometric analyse uit te voeren en de nieuw opgezette aanpak voor de analyse van de opgenomen data. Deel 2 beschrijft de twee biologische studies, welke geleid hebben tot nieuwe inzichten in de betrokken metabolieten bij resistentie tegen de beschikbare behandelmethodes in L. donovani en de reactie op zout-stress in S. coelicolor. Deel 3 bespreekt ons perspectief van metabolomics onderzoek en definieert enkele toekomstige onderzoeklijnen.