引言
在探索微观世界的奥秘中，
微生物代谢组学
扮演着至关重要的角色。它不仅有助于我们理解微生物如何影响我们的环境，还揭示了它们在人类健康中的作用。然而，尽管近年来技术有了显著进步，我们仍面临着一些挑战，尤其是在未靶向代谢物鉴定方面。2024年2月5日
NATURE MICROBIOLOGY
（IF 28.3）发文「
microbeMASST: a taxonomically informed mass spectrometry search tool for microbial metabolomics data
」探讨了微生物代谢组学的挑战与机遇，并介绍一个创新的质谱搜索工具——
microbeMASST
，它如何通过MS/MS碎片模式将代谢物链接到微生物。
微生物代谢物的鉴定对于深入理解微生物在生态系统中的作用至关重要。
通过精确地识别这些代谢物，科学家可以揭示微生物如何参与物质循环、影响环境健康，以及它们在人类生活中的潜在应用。然而，现有技术在未靶向代谢物鉴定方面存在限制。
尽管质谱技术已经取得了显著进展，但由于数据库覆盖不全、鉴定精度有限等问题，大量微生物代谢物仍然无法被准确识别
。
面对这些挑战，microbeMASST的开发应运而生。 它是一个基于质谱技术的搜索工具，旨在通过MS/MS碎片模式将代谢物链接到微生物。利用超过60,000种微生物单培养的数据库，microbeMASST能够识别已知和未知的MS/MS谱图，并将它们与相应的微生物相关联 。这一工具的开发，不仅为微生物代谢物的鉴定提供了新的解决方案，也为研究微生物在生态和人类健康中的作用开辟了新的途径。
microbeMASST的创新之处在于其 能够处理复杂的生物样本中的MS/MS数据，并通过独特的算法快速准确地匹配数据库中的谱图。这一工具的应用，将极大地提高微生物代谢物鉴定的效率和准确性，推动微生物代谢组学的发展。
microbeMASST工具
microbeMASST利用了超过60,000种微生物单培养的数据库，为科研人员提供了一个强大的质谱搜索工具。这一工具的主要特点在于其独特的算法，能够快速准确地将MS/MS数据与数据库中的微生物代谢物进行匹配。
数据库的广泛覆盖： 覆盖了广泛的微生物种类，包括细菌、真菌等，使其能够支持多样化的研究需求。
高效的搜索能力：
通过优化的算法，microbeMASST能够在短时间内完成大量数据的搜索和匹配，极大地提高了研究效率。
microbeMASST 搜索工具和参考数据库 （Credit: NATURE MICROBIOLOGY ）
数据库的构建与管理
数据库是microbeMASST工具的核心。其构建和管理过程涉及到精细的策划和持续的更新，确保了工具的准确性和实用性。
收集和策划MS/MS数据： 通过与国际合作伙伴合作，收集来自世界各地的微生物单培养的MS/MS数据。这些数据经过严格的质量控制和策划，以确保其准确性和可靠性。
数据库的更新和维护： 随着科学研究的发展，新的微生物代谢物被不断发现。microbeMASST的数据库也会定期进行更新，以包含最新的研究成果，保持其领先地位。
microbeMASST可以识别小鼠和人类数据集中的微生物 MS/MS谱图 （Credit: NATURE MICROBIOLOGY ）
使用microbeMASST
准备数据与搜索参数设置
使用microbeMASST之前，准备适当的MS/MS数据是首要步骤。此外，合理设置搜索参数对于优化搜索结果至关重要。
数据准备： 确保MS/MS数据质量是关键。数据应来自可靠的实验，并经过适当的预处理，如噪声过滤和基线校正。
搜索参数设置：
调整搜索参数以匹配特定的实验条件和目标。包括
质量公差、碎片匹配策略和数据库选择等
。合理的参数设置可以显著提高搜索精度和效率。
搜索过程与结果解读
成功准备数据并设置搜索参数后，接下来的步骤是执行搜索过程并解读结果。
步骤： 上传MS/MS数据到microbeMASST平台；输入或选择预先设置的搜索参数；启动搜索过程，并等待结果生成。
结果解读：
搜索完成后，平台将提供详细的结果报告，包括
代谢物鉴定、微生物信息和相关的生物信息学分析
。正确解读这些信息对于深入理解微生物代谢物的作用至关重要。
结果的应用与影响
microbeMASST所生成的结果具有广泛的应用潜力，尤其在微生物生态学和人类健康领域。
微生物生态学应用： 通过鉴定微生物代谢物及其生产者，科研人员可以更好地理解微生物在自然环境中的作用和相互作用，进而揭示微生物群落的结构和功能动态。
人类健康研究： 微生物代谢物在人类健康中扮演着重要角色。microbeMASST的结果可以帮助科学家发现新的生物标志物，为疾病预防和治疗提供新的策略。
未来研究方向的启示：
此外，microbeMASST的应用结果还可能指引新的研究方向，包括开发新的抗生素、理解微生物对环境污染物的降解机制等。
microbeMASST在微生物代谢组学中的创新与挑战
microbeMASST作为一种先进的质谱搜索工具，在微生物代谢组学领域中引起了广泛关注。它通过独特的技术创新和面对的挑战，为未来的研究方向提供了新的启示。
microbeMASST相比其他质谱搜索工具的最大创新之处在于其 独特的数据库架构和搜索算法 。
基于分类信息的搜索机制： microbeMASST利用了超过60,000种微生物单培养的数据库，这个庞大的数据库不仅包含了丰富的MS/MS谱图，还细致地标注了每个谱图对应的微生物分类信息。这使得microbeMASST能够根据谱图的匹配程度推断出代谢物可能的微生物来源，极大地提高了搜索的准确性和效率。
用户友好的界面和强大的数据处理能力： 除了强大的数据库和算法，microbeMASST还提供了易于使用的界面，使得用户能够轻松上传和分析自己的MS/MS数据。同时，它的后端支持快速处理大量数据，满足了高通量实验的需求。
尽管microbeMASST在技术上取得了显著的进步，但仍然面临着一系列挑战。
数据覆盖面的扩展： 当前数据库虽然已经包含了超过60,000种微生物的MS/MS数据，但仍有大量微生物代谢物尚未被发现或记录。未来，数据库的持续更新和扩充将是一个持续的挑战，需要全球科研人员的共同努力和贡献。
算法优化和精准度提高： 随着数据库的不断扩大，如何优化搜索算法以提高搜索速度和准确性，将是microbeMASST需要面对的技术挑战之一。同时，提高算法对复杂样本中微量代谢物检测的灵敏度也十分关键。
未来版本的改进： 基于用户反馈和技术发展，microbeMASST将不断进行迭代更新。包括但不限于增加新的功能、改进用户界面、扩展数据库内容等。
在探索微生物代谢组学的奥秘中，microbeMASST工具的开发与应用标志着这一领域的一个重要进步。 随着microbeMASST数据库的不断丰富和算法的不断优化，这一工具将能够支持更加复杂、深入的微生物代谢物研究，推动未知代谢物的发现和功能解析。
Q&A
如何优化microbeMASST的搜索效果？
优化microbeMASST搜索效果的关键在于准确设置搜索参数和准备高质量的MS/MS数据。
选择合适的质量公差： 根据质谱仪的精度设置合理的前体和碎片质量公差，可以提高搜索的准确性。
使用高质量的数据： 确保MS/MS数据清晰，噪声低，这将直接影响到匹配的质量。
利用高级搜索功能：
microbeMASST提供了多种高级搜索功能，如模糊匹配，可以帮助解决复杂样本的分析问题。
microbeMASST能处理哪些类型的MS/MS数据？
microbeMASST设计之初就考虑到了广泛的适用性，能够处理多种来源和类型的MS/MS数据。
不同来源的数据： 无论是自然样品还是实验室培养的微生物样本，只要是MS/MS数据，均可通过microbeMASST进行分析。
不同类型的数据： 包括但不限于LC-MS/MS（液相色谱-质谱/质谱）数据，无论是正离子模式还是负离子模式。
原文链接
https://www.nature.com/articles/s41564-023-01575-9
Zuffa S, Schmid R, Bauermeister A, et al. microbeMASST: a taxonomically informed mass spectrometry search tool for microbial metabolomics data. Nat Microbiol. 2024;9(2):336-345. doi:10.1038/s41564-023-01575-9
责编 |探索君
排版|探索君
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