Monitoring van zuiveringsprocessen en distributiesystemen met metagenomics en metaproteomics

De hoofdvraag van deze bureaustudie binnen het BTO-project Moleculair Microbiologische Methoden betreft de ontwikkeling van methoden waarmee de rol van microbiologie bij zuiveringsprocessen en in het distributiesysteem kan worden onderzocht. In dit onderzoek is daarbij specifiek naar de potentie van metagenomics en metaproteomics gekeken.
Met metagenomics kan onderzoek gedaan worden naar functies van de microbiële soorten in een monster. Een grote uitdaging bij metagenoom-analyses is dat diverse analysestappen noodzakelijk zijn om van ruwe DNA-data naar nuttige informatie voor beoordeling en sturing van zuiveringsprocessen en waterdistributie te gaan. In dit onderzoek wordt gekeken naar de twee hoofdstappen in metagenoom analyse, namelijk de bioinformatica en data- interpretatie. Er is een stappenplan uitgewerkt voor de opzet van een metagenomics-workflow. Uitdagingen rondom implementatie van metagenomics liggen vooral bij de noodzaak van voldoende rekencapaciteit (een geschikte server) en de benodigde expertise in bioinformatica en data-interpretatie. Daarom is hier tevens de samenwerking met universitaire afdelingen waar deze expertise voorhanden is verkend.
Een limitatie van metagenomics is dat met deze methode alleen uitspraken kunnen worden gedaan over het metabole potentieel, ofwel de functies die in theorie door micro-organismen uitgevoerd kunnen worden, omdat ze de genen voor de enzymen die bij de metabole processen betrokken zijn op het genoom hebben. Voor het in kaart brengen van de metabole processen die daadwerkelijk plaatsvinden, dat wil zeggen dat de enzymen ook daadwerkelijk in de cel worden aangemaakt, kan metaproteomics gebruikt worden. Metaproteomics is een relatief nieuwe techniek die momenteel nog niet breed binnen het drinkwateronderzoek wordt toegepast en door de aard van de techniek andere uitdagingen met zich mee brengt.