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"METABOLOMICS WORKBENCH":{"STUDY_ID":"ST002903","ANALYSIS_ID":"AN004763","VERSION":"1","CREATED_ON":"04-30-2024"},

"PROJECT":{"PROJECT_TITLE":"A metabolomics pipeline highlights microbial metabolism in bloodstream infections","PROJECT_SUMMARY":"The growth of antimicrobial resistance (AMR) highlights an urgent need to identify bacterial pathogenic functions that may be targets for clinical intervention. Although severe infections profoundly alter host metabolism, prior studies have largely ignored microbial metabolism in this context. Here we describe an iterative, comparative metabolomics pipeline to uncover microbial metabolic features in the complex setting of a host and apply it to investigate gram-negative bloodstream infection (BSI) in patients. The data from each stage of this analysis pipeline are included here. We find elevated levels of bacterially-derived acetylated polyamines during BSI and discover the enzyme responsible for their production (SpeG). Blocking SpeG activity reduces bacterial proliferation and slows pathogenesis. Reduction of SpeG activity also enhances bacterial membrane permeability and increases intracellular antibiotic accumulation, allowing us to overcome AMR in culture and in vivo. This study highlights how tools to study pathogen metabolism in the natural context of infection can reveal and prioritize new therapeutic strategies for addressing challenging infections.","INSTITUTE":"Broad Institute of MIT and Harvard","DEPARTMENT":"Metabolomics Platform","LAST_NAME":"Clish","FIRST_NAME":"Clary","ADDRESS":"415 Main Street, Cambridge, MA, 02142, USA","EMAIL":"clary@broadinstitute.org","PHONE":"617-714-7654","PUBLICATIONS":"submitted","DOI":"http://dx.doi.org/10.21228/M84Q6N","CONTRIBUTORS":"Courtney Beaulieu, Amy Deik, Kerry Pierce, Clary B. Clish, Jared R. Mayers, Jack Varon, Ruixuan R. Zhao, Martin Daniel-Ivad, , Amrisha Bholse, Nathanial R. Glasser, Franziska M. Lichtenauer, Julie Ng, Mayra Pinilla Vera, Curtis Huttenhower, Mark A. Perrella, Sihai D. Zhao, Rebecca M. Baron, Emily P. Balskus"},

"STUDY":{"STUDY_TITLE":"Identification and targeting of microbial putrescine acetylation in bloodstream infections","STUDY_TYPE":"comparison of septic shock versus control plasma","STUDY_SUMMARY":"To identify bacterial metabolites elevated in human plasma during infection, we performed metabolomics on an existing cohort of patient plasma samples from 21 septic shock patients admitted to the intensive care unit (ICU) with culture positive gram-negative BSIs (Escherichia coli, Klebsiella spp., Pseudomonas spp.) who had banked blood samples drawn contemporaneously or near-contemporaneously with their positive blood cultures as well from 22 controls admitted to the ICU for other reasons.","INSTITUTE":"Broad Institute of MIT and Harvard","DEPARTMENT":"Metabolomics Platform","LAST_NAME":"Clish","FIRST_NAME":"Clary","ADDRESS":"415 Main Street, Cambridge, MA, 02142, USA","EMAIL":"clary@broadinstitute.org","PHONE":"617-714-7654","SUBMIT_DATE":"2023-10-02"},

"SUBJECT":{"SUBJECT_TYPE":"Human","SUBJECT_SPECIES":"Homo sapiens","TAXONOMY_ID":"9606","AGE_OR_AGE_RANGE":"22-93","GENDER":"Male and female"},
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}
],
"COLLECTION":{"COLLECTION_SUMMARY":"Patient samples were selected from the pre-existing Registry of Critical Illness (RoCI) cohort, housed at Brigham and Women’s Hospital (BWH) in Boston, MA, USA. RoCI is approved by the Partners Human Research Committee. Informed consent was obtained for blood collection. Curation of the database identified 21 patients with positive blood cultures growing either Escherichia coli, Klebsiella pneumoniae, or Pseudomonas aeruginosa with contemporaneous or near contemporaneous plasma samples banked and available for metabolomic analysis. Twenty-two controls admitted to the intensive care unit for reasons other than septic shock were identified for use as controls.","SAMPLE_TYPE":"Blood (plasma)","STORAGE_CONDITIONS":"-80℃"},

"TREATMENT":{"TREATMENT_SUMMARY":"No treatment was used in the study"},

"SAMPLEPREP":{"SAMPLEPREP_SUMMARY":"Plasma samples were thawed on ice and aliquoted to prepare extracts for three different LC-MS methods: HILIC-pos: 10 µL of plasma sample was extracted using 90 µL of acetonitrile/methanol/formic acid (74.9:24.9:0.2 v/v/v) containing stable isotope-labeled internal standards (valine-d8, Sigma-Aldrich; St. Louis, MO; and phenylalanine-d8, Cambridge Isotope Laboratories; Andover, MA). The samples were centrifuged (10 min, 9,000 x g, 4°C), and the supernatants were transferred to autosampler vials containing deactivated glass inserts. HILIC-neg: 30 µL of each plasma sample was extracted using 120 µL of 80% methanol containing inosine-15N4, thymine-d4 and glycocholate-d4 internal standards (Cambridge Isotope Laboratories; Andover, MA). The samples were centrifuged (10 min, 9,000 x g, 4°C), and the supernatants were transferred to autosampler vials containing deactivated glass inserts. C8-pos: 10 µL of plasma sample was extracted using 190 µL of isopropanol containing 1,2-didodecanoyl-sn-glycero-3-phosphocholine (Avanti Polar Lipids; Alabaster, AL). The samples were centrifuged (10 min, 9,000 x g, ambient temperature), and the supernatants were transferred to autosampler vials containing deactivated glass inserts."},

"CHROMATOGRAPHY":{"CHROMATOGRAPHY_SUMMARY":"HILIC-neg: Hydrophilic interaction liquid chromatography (HILIC) analysis of water soluble metabolites in the negative ionization mode","INSTRUMENT_NAME":"Shimadzu Nexera X2","COLUMN_NAME":"Phenomenex Luna NH2 (150 x 2 mm,5um,100Å)","COLUMN_TEMPERATURE":"30","FLOW_GRADIENT":"0-10 min, gradient from 90% B to 0% B; 10-12 min, isocratic 0% B; 12-14 min, gradient from 0% B to 90% B","FLOW_RATE":"400 uL/min","SOLVENT_A":"100% water; 20 mM ammonium acetate; 20 mM ammonium hydroxide","SOLVENT_B":"75% methanol/25% acetonitrile; 10 mM ammonium hydroxide","CHROMATOGRAPHY_TYPE":"HILIC"},

"ANALYSIS":{"ANALYSIS_TYPE":"MS"},

"MS":{"INSTRUMENT_NAME":"Thermo Q Exactive Plus Orbitrap","INSTRUMENT_TYPE":"Orbitrap","MS_TYPE":"ESI","MS_COMMENTS":"MS analyses were carried out using electrospray ionization in the negative ion mode using full scan analysis over m/z 70-750 at 70,000 resolution and 3 Hz data acquisition rate. Additional MS settings were: ion spray voltage, -3.0 kV; capillary temperature, 350°C; probe heater temperature, 325 °C; sheath gas, 55; auxiliary gas, 10; and S-lens RF level 50. Raw data were processed using TraceFinder 3.3 software (Thermo Fisher Scientific; Waltham, MA) and Progenesis QI (Nonlinear Dynamics; Newcastle upon Tyne, UK). Metabolite identities were confirmed using authentic reference standards.","ION_MODE":"NEGATIVE"},

"MS_METABOLITE_DATA":{
"Units":"integrated peak area",

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