PUB - Publikationen an der Universität Bielefeld

Die vorliegende Arbeit behandelt die Untersuchung und Optimierung der Probengenerierung zur quantitativen Metabolomanalyse von Mikroorganismen. Durch eine detaillierte Betrachtung aller Arbeitsschritte wie Biomassebestimmung, Probenahme, Quenching, Zellseparation, Analytik und Datenprozessierung konnten alle Einflussgrößen des Gesamtverfahrens charakterisiert werden. Insbesondere konnte gezeigt werden, dass die wesentlichen Grundlagen einer belastbaren Metabolomanalyse die Berücksichtigung der Heterogenität von bakteriellen Populationen und die differenzierte Erfassung des Biovolumens als Referenzgröße sind. Zudem belegt die vorliegende Arbeit, dass im Verlauf von Batch-Kultivierungen teilweise hohe extrazelluläre Metabolitkonzentrationen auftreten und damit ein simultanes Quenching nur in ausgewählten Fällen anwendbar ist. Darüber hinaus wurde nachgewiesen, dass die Messmatrix bei der Durchführung von LC-ESI-MS/MS-Messungen auch unter Verwendung interner Standards einen erheblichen Einfluss besitzt. Auf Basis eines umfangreichen Methodenvergleichs für die Durchführung jedes Teilschrittes und der daraus resultierenden Optimierung ausgewählter Einzelmethoden konnte ein Standardprozess zur Metabolomanalyse etabliert werden. Die Funktionalität des Standardprozesses wurde anhand einer vergleichenden Metabolomanalyse von vier Corynebacterium glutamicum-Stämmen erfolgreich nachgewiesen. Abschließend konnte ein Konzept zur automatisierten Anwendung des optimierten Protokolls erstellt werden. Für die Arbeitsschritte Quenching und Zellseparation wurden dazu eigene technische Lösungen entwickelt und umgesetzt.