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Comparative metabolic studies in Arabidopsis thaliana via GC-MS and LC-MS
Hannes Dörfler
Art der Arbeit
Diplomarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Chemie
Betreuer*in
Wolfram Weckwerth
DOI
10.25365/thesis.16737
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-29276.03801.840763-6
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Neben Proteomics und Genomics ist Metabolomics heute eine der wichtigsten bioanalytischen
Techniken und hat zum Ziel, das Metabolom – die Gesamtheit aller Stoffwechselprodukte
eines lebenden Systems zu einem bestimmten Zeitpunkt – aufzuklären. Obschon eine junge
Technik und in ständiger Entwicklung, versprechen die ersten Daten eine positive Zukunft für
metabolische Untersuchungen. Anwendungsgebiete im Bereich Metabolomics sind z.B.
Pflanzen- und Kulturpflanzenforschung, sowie medizinische und pharmazeutische
Fragestellungen. Ebenso werden metabolische Studien in der Frage um erneuerbare Energien
eine entscheidende Rolle spielen (Stichwort: “Biotreibstoffe dritter Generation”)
In diesem Projekt wurde das Kaltstress-Metabolom von Arabidopsis thaliana untersucht. Der
sogenannte Primärmetabolismus enthält alle kleineren Metaboliten, die für die
Aufrechterhaltung der Lebensfunktionen einer Pflanze unabdingbar sind (wie z.B. Zucker,
Aminosäuren, organische Säuren, etc.) und wird einer standardisierten GC-MS – Analyse
unterworfen. Die größeren Moleküle des Sekundärmetabolismus, welcher ökologisch
interessante Verbindungen enthält (Flavonoide, Anthocyane, Fette, etc.) werden mit einer LCMS
– Vorrichtung vermessen, im Zuge einer Etablierung einer Detektionsmethode für
Metaboliten an einem LC–Orbitrap – System und der Entwicklung einer internen Datenbank
für sekundäre Pflanzenstoffe.
The GC-MS – Messungen enthüllten eine Reihe von metabolischen Veränderungen während
eines zweiwöchigen Kaltstresses an A. thaliana, wobei mehrere Verbindungen hochreguliert
wurden, während andere verringert vorlagen, oder in den Sekundärmetabolismus
einwanderten. Die LC-MS – Messungen wurden für eine Umkehrphasenchromatographie
optimiert, wobei versucht wurde, so viele Metabolit-Daten wie möglich zu erhalten bei
gleichzeitig hoher Qualität von Massengenauigkeit und Anzahl von Fragmentionen-Scans.
Die Arbeit bildet den Grundstein für die folgende Korrelation von GC-MS und LC-MS –
Daten, wodurch eine weitere Aufklärung von metabolischen Relationen möglich werden soll,
sowie der Formulierung von Strukturvorschlägen und Aufklärung von Reaktionswegen.
Abstract
(Englisch)
Metabolomics is – besides proteomics and genomics – one of the most important bioanalytical
approaches today and pursuits nothing less than to elucidate the entity of the metabolism of a
living system at a certain point of time – the metabolome. Although a rather young technique
and under constant development, the first results of metabolic investigations look very
promising. Fields of application for metabolomic studies include plant and crop research, as
well as medicinal and pharmaceutical problems. Also, regarding the energy issue,
metabolomics is going to play a major role for discovering and optimising renewable biofuel
sources (“third generation biofuels”).
In this study, the cold stress metabolome of Arabidopsis thaliana is being investigated. One
part of the metabolome, the so-called primary metabolism - containing the small molecules of
the basic vital functions (sugars, amino acids, organic acids, etc.) – is being analysed with a
standardised gas chromatography – mass spectrometer setup. The bigger molecules of the
secondary metabolism, containing interesting compounds of various ecological functions for
the plant (like flavonoids, anthocyanins, lipids etc.), are being measured with a liquid
chromatography – mass spectrometer technique, in line with the development of an LCOrbitrap
metabolite detection method as well as an in-house database of plant secondary
metabolites.
The GC-MS measurements revealed a plethora of metabolic changes during a two week cold
treatment of A. thaliana, with various compounds being upregulated over time, whereas others
were found to be decreased, or supposedly used up by the secondary metabolism. The LC-MS
measurements were attempted to be optimised on a reversed-phase column, with a mass
spectrometer method to obtain as much metabolite data as possible while being able to extract
exact masses and fragmentation scans as well.
The work done sets the basis for the correlation of both GC-MS and LC-MS data sets, which
allows a further elucidation of metabolic relations as well as formulating structure proposals
and possibly metabolic pathway prediction.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Englisch)
Metabolomics Arabidopsis
Schlagwörter
(Deutsch)
Metabolomics Arabidopsis
Autor*innen
Hannes Dörfler
Haupttitel (Englisch)
Comparative metabolic studies in Arabidopsis thaliana via GC-MS and LC-MS
Paralleltitel (Deutsch)
Vergleichende Metabolom-Studien in Arabidopsis thaliana via GC-MS und LC-MS
Publikationsjahr
2011
Umfangsangabe
56 S. : Ill.
Sprache
Englisch
Beurteiler*innen
Herbert Ipser ,
Wolfgang Lindner
AC Nummer
AC08918629
Utheses ID
14997
Studienkennzahl
UA | 190 | 445 | 423 |