Rapid Identification of Food-Borne Bacteria Using a Vast Database of Theoretical Prokaryotic Protein Masses Predicted from Genome Sequences for MALDI-MS

Postery | 2025 | Shimadzu | AOACInstrumentace
LC/MS, MALDI, LC/TOF
Zaměření
Proteomika
Výrobce
Shimadzu

Význam tématu


Rychlá a spolehlivá identifikace mikroorganismů je zásadní pro bezpečnost potravin, kontrolu kvality i prevenci kontaminace ve výrobních procesech. Konvenční MALDI-MS knihovny vyžadují nákladné aktualizace a často nepokrývají nově popsané či těžko kultivovatelné druhy. Využití genomických dat pro predikci teoretických hmotností proteinů umožňuje rozšířit rozsah identifikovatelných bakterií a archeí bez nutnosti fyzické kultivace nových kmenů.

Cíle a přehled studie


Studie se zaměřila na vývoj a validaci velké databáze teoretických proteinových hmot (GPMsDB) odvozených z více než 400 000 genomů pro MALDI-MS mikrobiální identifikaci. Součástí řešení je webová aplikace MicrobialTrack, která porovnává experimentální MALDI spektra se záznamy z GPMsDB. Cílem bylo otestovat metodu na více než 20 potravinářských bakteriích a kmenech rodu Acinetobacter a porovnat výsledky s 16S rRNA analýzou.

Použitá metodika a instrumentace


  • Databáze GPMsDB: ~85 200 druhů, 402 130 genomů (Bakterie a Archaea), predikce teoretických hmotností z ribozomálních i dalších proteinů.
  • Software MicrobialTrack: cloudová webová služba s dvěma režimy databázového dotazu („All“ a „Reps“), bez nutnosti lokální instalace či licence na aktualizace.
  • Hmotnostní spektrometr: Shimadzu MALDI-8030 (RUO).
  • Příprava vzorku: přímý nátěr, extrakce 25% formickou kyselinou, EOH wash s následnou FA/ACN extrakcí.
  • Matrice: CHCA roztok.

Hlavní výsledky a diskuse


  • MicrobialTrack správně identifikoval většinu testovaných potravinářských bakterií i kmenů Acinetobacter s vysokou spolehlivostí.
  • Ve většině případů korespondoval top-hit s výsledkem 16S rRNA analýzy; výjimku tvořily kmeny identifikované jako Lactiplantibacillus paraplantarum, které MicrobialTrack přiřadil k L. plantarum na základě bohatší sady ne-ribozomálních proteinů.
  • Resamplingová metoda potvrdila stabilitu identifikace tím, že v opakovaných náhodných výběrech spektrových signálů byly konzistentně detekovány klíčové ribozomální proteiny.
  • Detekce signálů v rozsahu vysokých hmotností (až 18 000 m/z) přispěla k rozlišení blízce příbuzných druhů.

Přínosy a praktické využití metody


  • Široké pokrytí taxonů v GPMsDB umožňuje identifikovat i nově popsané či dosud nepoužívané druhy bez fyzické aktualizace knihovny.
  • Cloudová platforma snižuje implementační náklady a zajišťuje pravidelné aktualizace databáze centrally.
  • Rychlá a uživatelsky přívětivá webová aplikace najde uplatnění v potravinářských laboratořích, QA/QC odděleních a výzkumu.

Budoucí trendy a možnosti využití


  • Pravidelné doplňování databáze o nové genomické sekvence a obtížně kultivované mikroorganismy.
  • Integrace výsledků whole-genome sekvenování pro zpřesnění taxonomického zařazení.
  • Automatizace workflow pro online monitorování mikrobiální kontaminace ve výrobních linkách.
  • Propojení s dalšími bioinformatickými nástroji pro predikci rezistence či patogenity.

Závěr


Vyvinutá databáze GPMsDB a webová aplikace MicrobialTrack představují efektivní nástroj pro rychlou a přesnou identifikaci potravinářských bakterií i různých druhů rodu Acinetobacter. Metoda eliminuje potřebu fyzické aktualizace MALDI-MS knihoven, zkracuje dobu analýzy a zlepšuje taxonomický dosah oproti konvenčním přístupům.

Reference


  • Teramoto K., Niida M., Nakashima E., Mikami N., Yamasaki E., Enomoto H., Morimatsu F. Rapid Identification of Food-Borne Bacteria Using a Vast Database of Theoretical Prokaryotic Protein Masses Predicted from Genome Sequences for MALDI-MS. Shimadzu Corporation, 2025.
  • Sekiguchi Y., et al. Genome Biology. 2023. Construction of a genomically predicted protein mass database (GPMsDB) for MALDI-MS microbial identification.

Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.

PDF verze ke stažení a čtení
 

Podobná PDF

Performance Evaluation of Microbial Identification Using a Benchtop MALDI-TOF MS
Identification of Acinetobacter Species Using MicrobialTrack and Benchtop MALDI-TOF MS
Identification of Acinetobacter Species Using MicrobialTrack
MALDI-TOF MS Microbial Identification Software MicrobialTrack