Ionenmobilitäts-Massenspektrometer

• Fachliche Zuordnung: Pflanzenwissenschaften
• Förderung: Förderung in 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 531416396

Pflanzen können Tausende von Sekundärmetaboliten mit spezifischen Funktionen unter allen Aspekten des Pflanzenlebens und der Interaktion mit der Umwelt synthetisieren. Die Forschung zum mechanistischen Verständnis spezifischer Funktionen dieser Metaboliten, z.B. die menschliche Gesundheit oder in Wechselwirkung mit anderen Organismen, wie z.B. in der Mikrobiota, wird dadurch erschwert Metabolite in komplexen Mischungen spezifisch nachzuweisen. Mit Hilfe der klassischen Massenspektrometrie ist es möglich sehr genau das Molekulargewicht von Metaboliten zu bestimmen aber diesen Molekulargewichten können dutzende von Verbindungen entsprechen. Daher ist die Identifizierung einzelner Metabolite eine der größten Herausforderungen für ungezielte Metabolomik. Die Ionenmobilitäts-Massenspektrometrie (IM-MS), hat sich als eine leistungsstarke Technologie für ungezielte Metabolomik etabliert, da sie empfindlich auf Ionenkonformationen und damit auf Isomerie reagiert. Die Ionenmobilitätstechnologie trennt Ionen entlang einer Driftstrecke unter dem Einfluss eines elektrischen Felds und ermöglicht die Trennung der Ionen mit unterschiedlichen Ladungen, Strukturen und Konformationen. Diese Technik kann somit einzelne natürliche Verbindungen mit der gleichen chemischen Formel unterscheiden (Isomere), ein entscheidender Schritt in der Analyse von Pflanzenmetaboliten. Das Ziel unserer Forschung ist es, Mechanismen zu verstehen, die Pflanzen-Mikroben- und Mikroben-Mikroben-Interaktionen in der Phyllosphäre (oberirdisch) sowie in der Rhizosphäre (unterirdisch) steuern. Sie ist fest in die Forschungsmission des Exzellenzclusters Pflanzenwissenschaften (CEPLAS) eingebunden und der strategischen Weiterentwicklung der Universität zu Köln. Bisher wurden mehrere Metabolite entdeckt, die an diesen Wechselwirkungen beteiligt sind, aber weitere Fortschritte sind durch die Beschränkung der Analysentechniken begrenzt. Die Anschaffung eines cyclic Ionenmobilitäts-Massenspektrometers soll diese Problematik lösen und es uns ermöglichen in der komplexen Mischung von Metaboliten in der Phyllosphäre und der Rhizosphären aktive Komponenten zu identifizieren. Eine umfassendere Analyse der Stoffwechselnetzwerke soll spezifische Metaboliten identifizieren, die die Wechselwirkungen zwischen Pflanzen und ihren assoziierten Mikrobiota steuern. Mit dem Wissen um die genaue chemische Zusammensetzung wird uns wiederum ermöglicht, diese Metaboliten zu verwenden, um mikrobielle Gemeinschaften so zu konstruieren, dass sie bestimmte Funktionen unter bestimmten Umweltbedingungen erfüllen. Die gleichen Prinzipien hinter den Mechanismen von Pflanzen, die ihre Mikrobiota formen, oder von Mikroben, die mikrobielle Gemeinschaften in ihrer Umgebung formen, sind bei anderen Organismen zu erwarten und können z.B. zu einem besseren Verständnis der Mikrobiota in der menschlichen Gesundheit beitragen. Die neuen Analysemöglichkeiten des IM-MS sind der Schlüssel zu dieser Entwicklung.

• DFG-Verfahren: Forschungsgroßgeräte
• Großgeräte: Ionenmobilitäts-Massenspektrometer
• Gerätegruppe: 1700 Massenspektrometer
• Antragstellende Institution: Universität zu Köln
• Leiter: Professor Dr. Bart Thomma