Identifying the Unknowns: Massenspektrometrische Identifikation kleiner Moleküle

• Antragsteller: Professor Dr. Sebastian Böcker
• Fachliche Zuordnung: Bioinformatik und Theoretische Biologie
• Förderung: Förderung von 2013 bis 2016
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 242259350

Die schnelle Identifizierung von kleinen Molekülen aus geringen Probenmengen ist in vielen Bereichen der Biologie und Medizin relevant, zum Beispiel in der Metabolomik, der Medikamentenentwicklung, dem Auffinden von Biomarkern und in der Diagnostik. Massenspektrometrie (MS) ist eine Schlüsseltechnologie zur Identifikation zur Identifikation kleiner Moleküle. In den letzten Jahren hat die Massenspektrometrie riesige Fortschritte gemacht. Dadurch ist auch die Komplexität und die Menge der mittels MS gewonnenen Daten enorm gewachsen. Automatische computergestützte Analyse solcher Spektren ist derzeit eine der größten technischen Hürden in der Metabolomik. Wir haben Fragmentierungsbäume (FTs) als Modell für die Fragmentierungsreaktionen in einer solchen Messung vorgeschlagen.In den ersten zwei Jahren des Projektes haben wir die FT-Berechnung verbessert, das Fragmentierungsbaum-Konzept auf multiple Massenspektrometrie übertragen und eine Methode entwickelt um FTs aus GC-MS Daten vorherzusagen. Am wichtigsten war allerdings die Entwicklung eines Konzeptes zur Alignierung solcher Fragmentierungsbäume. Die resultierenden Alignmentbewertungen haben wir für verschiedene Anwendungen genutzt, unter ihnen das Datenbanksuchprogramm FT-BLAST. FT-Alignments übertreffen den verbreiteten Spektrenvergleich in diesen Anwendungen.In den nächsten zwei Jahren werden wir weiterhin die Qualität der berechneten FTs und die Qualität der Alignments verbessern. Wir werden statistisch aussagekräftige Bewertungen sowohl für die FT-Berechnung, als auch für das FT-Alignment entwickeln. Wir wollen die berechneten Fragmentierungsbäume sowie die Verluste von Experten evaluieren lassen. Wir planen weiterhin, metabolische Netzwerke aus den MS-Daten abzuleiten. Außerdem werden wir entwickelten Methoden in einem einfach zu benutzenden Softwarepaket zur Verfügung stellen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen