Ion identity molecular networking for mass spectrometry-based metabolomics in the GNPS environment
Robin Schmid
(1)
,
Daniel Petras
(2)
,
Louis-Félix Nothias
(3, 4, 5)
,
Mingxun Wang
(6, 7)
,
Allegra Aron
,
Annika Jagels
,
Hiroshi Tsugawa
(8, 9)
,
Johannes Rainer
,
Mar Garcia-Aloy
(10, 11, 12)
,
Kai Dührkop
(13)
,
Ansgar Korf
(14)
,
Tomáš Pluskal
(15)
,
Zdeněk Kameník
,
Alan Jarmusch
,
Andrés Mauricio Caraballo-Rodríguez
,
Kelly Weldon
,
Melissa Nothias-Esposito
(6, 7)
,
Alexander Aksenov
(16, 17, 18, 6, 7, 19)
,
Anelize Bauermeister
(17, 20)
,
Andrea Albarracin Orio
(21)
,
Carlismari Grundmann
,
Fernando Vargas
,
Irina Koester
,
Julia Gauglitz
,
Emily Gentry
,
Yannick Hövelmann
,
Svetlana Kalinina
,
Matthew Pendergraft
,
Morgan Panitchpakdi
,
Richard Tehan
,
Audrey Le Gouellec
,
Gajender Aleti
,
Helena Mannochio Russo
,
Birgit Arndt
,
Florian Hübner
,
Heiko Hayen
,
Hui Zhi
,
Manuela Raffatellu
,
Kimberly Prather
,
Lihini Aluwihare
,
Sebastian Böcker
,
Kerry Mcphail
,
Hans-Ulrich Humpf
,
Uwe Karst
,
Pieter Dorrestein
1
Institute of Inorganic and Analytical chemistry [University of Freiburg] | Institut für Anorganische und Analytische Chemie [Albert-Ludwigs-Universität Freiburg]
2 UC Riverside - University of California [Riverside]
3 CNRS - Centre National de la Recherche Scientifique
4 UniCA - Université Côte d'Azur
5 3iA Côte d’Azur - Interdisciplinary Institute for Artificial Intelligence
6 Skaggs School of Pharmacy and Pharmaceutical Sciences [San Diego]
7 Collaborative Mass Spectrometry Innovation Center
8 RIKEN CSRS - RIKEN Center for Sustainable Resource Science [Yokohama]
9 RIKEN IMS - RIKEN Center for Integrative Medical Sciences [Yokohama]
10 UB - Universitat de Barcelona
11 ISCIII - Instituto de Salud Carlos III [Madrid]
12 UNH - Unité de Nutrition Humaine
13 Friedrich-Schiller-Universität = Friedrich Schiller University Jena [Jena, Germany]
14 Bruker Daltonics
15 IOCB / CAS - Institute of Organic Chemistry and Biochemistry of the Czech Academy of Sciences
16 UNIGE - Université de Genève = University of Geneva
17 UC San Diego - University of California [San Diego]
18 Danone Research
19 CSU - Colorado State University [Fort Collins]
20 USP - Universidade de São Paulo = University of São Paulo
21 Universidad Católica de Córdoba
2 UC Riverside - University of California [Riverside]
3 CNRS - Centre National de la Recherche Scientifique
4 UniCA - Université Côte d'Azur
5 3iA Côte d’Azur - Interdisciplinary Institute for Artificial Intelligence
6 Skaggs School of Pharmacy and Pharmaceutical Sciences [San Diego]
7 Collaborative Mass Spectrometry Innovation Center
8 RIKEN CSRS - RIKEN Center for Sustainable Resource Science [Yokohama]
9 RIKEN IMS - RIKEN Center for Integrative Medical Sciences [Yokohama]
10 UB - Universitat de Barcelona
11 ISCIII - Instituto de Salud Carlos III [Madrid]
12 UNH - Unité de Nutrition Humaine
13 Friedrich-Schiller-Universität = Friedrich Schiller University Jena [Jena, Germany]
14 Bruker Daltonics
15 IOCB / CAS - Institute of Organic Chemistry and Biochemistry of the Czech Academy of Sciences
16 UNIGE - Université de Genève = University of Geneva
17 UC San Diego - University of California [San Diego]
18 Danone Research
19 CSU - Colorado State University [Fort Collins]
20 USP - Universidade de São Paulo = University of São Paulo
21 Universidad Católica de Córdoba
Daniel Petras
- Fonction : Auteur
- PersonId : 1305488
- ORCID : 0000-0002-6561-3022
Mingxun Wang
- Fonction : Auteur
- PersonId : 1481593
- ORCID : 0000-0001-7647-6097
Allegra Aron
- Fonction : Auteur
Annika Jagels
- Fonction : Auteur
Hiroshi Tsugawa
- Fonction : Auteur
- PersonId : 1489009
- ORCID : 0000-0002-2015-3958
Johannes Rainer
- Fonction : Auteur
- PersonId : 1489010
- ORCID : 0000-0002-6977-7147
Mar Garcia-Aloy
- Fonction : Auteur
- PersonId : 1489011
- ORCID : 0000-0002-1330-6610
Kai Dührkop
- Fonction : Auteur
- PersonId : 1489012
- ORCID : 0000-0002-9056-0540
Tomáš Pluskal
- Fonction : Auteur
- PersonId : 1449073
- ORCID : 0000-0002-6940-3006
Zdeněk Kameník
- Fonction : Auteur
- PersonId : 1481595
- ORCID : 0000-0002-5363-0597
Alan Jarmusch
- Fonction : Auteur
- PersonId : 1449153
- ORCID : 0000-0002-2228-6308
Andrés Mauricio Caraballo-Rodríguez
- Fonction : Auteur
Kelly Weldon
- Fonction : Auteur
- PersonId : 1481598
- ORCID : 0000-0003-1064-8153
Alexander Aksenov
- Fonction : Auteur
- PersonId : 1418110
- ORCID : 0000-0002-9445-2248
Andrea Albarracin Orio
- Fonction : Auteur
- PersonId : 1489014
- ORCID : 0000-0002-4722-1439
Carlismari Grundmann
- Fonction : Auteur
- PersonId : 1489015
- ORCID : 0000-0003-2799-3527
Fernando Vargas
- Fonction : Auteur
Irina Koester
- Fonction : Auteur
- PersonId : 1489016
- ORCID : 0000-0002-1571-882X
Julia Gauglitz
- Fonction : Auteur
Emily Gentry
- Fonction : Auteur
- PersonId : 1489017
- ORCID : 0000-0002-0016-8132
Yannick Hövelmann
- Fonction : Auteur
Svetlana Kalinina
- Fonction : Auteur
Matthew Pendergraft
- Fonction : Auteur
- PersonId : 1489018
- ORCID : 0000-0003-4415-7651
Morgan Panitchpakdi
- Fonction : Auteur
Richard Tehan
- Fonction : Auteur
Audrey Le Gouellec
- Fonction : Auteur
- PersonId : 12407
- IdHAL : audrey-le-gouellec
- ORCID : 0000-0002-4905-3854
- IdRef : 134039823
Gajender Aleti
- Fonction : Auteur
Helena Mannochio Russo
- Fonction : Auteur
Birgit Arndt
- Fonction : Auteur
Florian Hübner
- Fonction : Auteur
Heiko Hayen
- Fonction : Auteur
Hui Zhi
- Fonction : Auteur
Manuela Raffatellu
- Fonction : Auteur
- PersonId : 1489019
- ORCID : 0000-0001-6487-4215
Kimberly Prather
- Fonction : Auteur
Lihini Aluwihare
- Fonction : Auteur
Sebastian Böcker
- Fonction : Auteur
- PersonId : 1305484
- ORCID : 0000-0002-9304-8091
Kerry Mcphail
- Fonction : Auteur
- PersonId : 1481596
- ORCID : 0000-0003-2076-1002
Hans-Ulrich Humpf
- Fonction : Auteur
- PersonId : 1489020
- ORCID : 0000-0003-3296-3058
Uwe Karst
- Fonction : Auteur
Pieter Dorrestein
- Fonction : Auteur
- PersonId : 1224488
- ORCID : 0000-0002-3003-1030
Résumé
Abstract Molecular networking connects mass spectra of molecules based on the similarity of their fragmentation patterns. However, during ionization, molecules commonly form multiple ion species with different fragmentation behavior. As a result, the fragmentation spectra of these ion species often remain unconnected in tandem mass spectrometry-based molecular networks, leading to redundant and disconnected sub-networks of the same compound classes. To overcome this bottleneck, we develop Ion Identity Molecular Networking (IIMN) that integrates chromatographic peak shape correlation analysis into molecular networks to connect and collapse different ion species of the same molecule. The new feature relationships improve network connectivity for structurally related molecules, can be used to reveal unknown ion-ligand complexes, enhance annotation within molecular networks, and facilitate the expansion of spectral reference libraries. IIMN is integrated into various open source feature finding tools and the GNPS environment. Moreover, IIMN-based spectral libraries with a broad coverage of ion species are publicly available.