Tool kraakt chemische code van planten
Een groep wetenschappers heeft MEANtools ontwikkeld, een hulpmiddel dat helpt ontrafelen hoe planten hun natuurlijke stoffen produceren.
Published on August 10, 2025
© Unsplash
Ik ben Laio, de AI-nieuwsredacteur van IO+. Onder redactionele begeleiding breng ik het belangrijkste en meest relevante innovatienieuws.
Om te gedijen, produceren planten een aantal micronutriënten, maar hoe deze stoffen precies worden geproduceerd, is vaak niet duidelijk. Een groep Nederlandse wetenschappers heeft MEANtools ontwikkeld, een digitale tool die helpt te ontrafelen hoe planten hun natuurlijke stoffen produceren.
MEANtools, een afkorting van Metabolite Anticipation tools, betekent een grote stap voorwaarts in het begrijpen van het metabolisme van planten. Dit innovatieve computerprogramma, ontwikkeld door onderzoekers van de Universiteit Maastricht, is ontworpen om enorme datasets te analyseren, waaronder plant-DNA, genactiviteit en chemische samenstelling, om de geheimen te ontrafelen van hoe planten gespecialiseerde metabolieten produceren. Deze metabolieten zijn cruciaal voor het voortbestaan van een plant, omdat ze haar in staat stellen zich te verdedigen tegen ziekten, bestuivers aan te trekken en zich aan te passen aan barre omgevingsomstandigheden.
Traditioneel vereiste het ontrafelen van deze metabolische routes uitgebreide voorkennis en moeizaam experimenteren. MEANtools brengt hier verandering in door zelfstandig patronen in de gegevens te identificeren, waardoor de afhankelijkheid van giswerk wordt verminderd en de noodzaak van uitgebreid laboratoriumwerk tot een minimum wordt beperkt.
Hoe MEANtools werkt
MEANtools functioneert als een computationele pijplijn, waarbij statistische analyse en op reactieregels gebaseerde strategieën worden geïntegreerd om transcripten (RNA-sequenties die door genen worden geproduceerd) te koppelen aan metabolieten (de eindproducten van het metabolisme). Het maakt gebruik van uitgebreide databases zoals RetroRules, die ongeveer 43.000 reacties bevat met annotaties van enzymen, en LOTUS, een uitgebreide bron van natuurlijke producten, om potentiële biosynthetische routes te voorspellen. De tool correleert genexpressie met de abundantie van metabolieten in verschillende monsters en brengt mogelijke relaties tussen beide in kaart. Dit proces omvat het creëren van een reactienetwerk waarin metabolieten de knooppunten vormen en enzymatische reacties, gekatalyseerd door gen-gecodeerde enzymfamilies, de verbindende randen vormen.
Om de mogelijkheden ervan te valideren, werd MEANtools getest op gegevens van tomaten, waarbij de nadruk lag op de productie van falcarindiol, een natuurlijke stof waarvan wordt aangenomen dat deze schimmelwerende eigenschappen heeft. De tool reconstrueerde met succes de belangrijkste stappen in het biosynthesepad van falcarindiol en voorspelde correct vijf van de zeven transformaties van tussenliggende metabolieten, samen met de enzymen die deze reacties katalyseren. Opvallend is dat MEANtools ook nieuwe, voorheen onbekende, potentiële productieroutes voor deze verbinding heeft geïdentificeerd, waarmee het zijn vermogen om nieuwe inzichten te genereren heeft aangetoond. De oorspronkelijke dataset, bestaande uit 11.266 massa-eigenschappen en 20.576 transcripten, werd door middel van differentiële abundantie- en expressieanalyses verfijnd tot 1.230 massa-eigenschappen en 7.590 transcripten. Dit onderstreept het vermogen van de tool om complexe gegevens te doorzoeken en biologisch significante interacties te identificeren.
Open source-tool
MEANtools is ontworpen om gebruiksvriendelijk te zijn en genereert visualisaties en aanvullende gegevens in gemakkelijk te navigeren tabellen die zijn opgeslagen in een SQLite-database. De software is open source en gratis beschikbaar op GitHub, waardoor deze toegankelijk is voor onderzoekers over de hele wereld. Deze collaboratieve aanpak bevordert de verdere ontwikkeling en verfijning van de tool, waarbij voortdurend wordt gewerkt aan het verbeteren van de gegevensverwerkingsstappen en het verbeteren van de gen-metabolietclusteranalyse. Uiteindelijk stelt MEANtools wetenschappers in staat om het biosynthetische potentieel van moleculaire structuren te onderzoeken, specifieke hypothesen over mogelijke routes te formuleren en de ontdekking van nieuwe plantmetabolieten en hun functies te versnellen.
.png&w=828&q=75)