スルー代謝経路の確認と発見 13 C標識
Summary
13 C -同位体標識は、微生物の様々なタイプの細胞の中央代謝を決定するための便利なテクニックです。細胞が特異的な標識基質で培養された後、GC – MS測定では、タンパク質構成アミノ酸のユニークな標識パターンに基づいて、機能的な代謝経路を明らかにすることができます。
Abstract
微生物は、生化学と機能ゲノミクス手法を用いて検討することができる複雑な代謝経路を持っている。セル中央の代謝を検討し、新しい酵素を発見する一つの重要な技術は、13 C -アシスト代謝の分析1です。この手法は、微生物が13 C標識基質が供給されるという同位体標識に基づいています。生化学ネットワークにおける代謝物との間の原子の遷移パスをトレースすることで、我々は機能的な経路を決定し、新しい酵素を発見することができます。
トランスクリプトミクスとプロテオミクスを補完する方法としては、代謝経路のアイソトポマー支援分析のためのアプローチは3つの主要手順2を含んでいます。 まず 、我々は13 C標識基質と細胞を成長させる。このステップでは、培地の組成および標識基質の選択は2つの重要な要因です。栄養補助食品の非標識炭素から測定ノイズを避けるために、唯一の炭素源と最少培地が必要です。さらに、標識された基質の選択は、それが分析されている経路を解明する方法を効果的に基づいています。小説の酵素は、しばしば別の反応の立体化学や中間製品を含むので、一般的に、単独で標識された炭素の基質は、新規の経路3,4の検出のための均一標識したものよりも小説の経路を検出するための、より有益である。 第二 に 、我々は、GCを使用して、アミノ酸の標識パターンを分析する- MS。アミノ酸は、タンパク質が豊富ですので、バイオマスの加水分解から得ることができる。アミノ酸は、GCの分離の前にN -（tert -ブチルジメチルシリル）- N – methyltrifluoroacetamide（TBDMS）で誘導体化することができる。 TBDMS誘導体化アミノ酸は、MSとのフラグメントの異なる配列の結果によって分割されることがあります。断片化と断片化されていないアミノ酸の電荷（m / z）比質量に基づいて、我々は、中央代謝の可能性というラベルの付いたパターンを推測することができますアミノ酸の前駆体。 第三に 、我々はこれらの経路が2アクティブであるかどうかを確認、アイソトポマーのデータに基づいて、提案された経路で13C炭素の遷移をトレースします。アミノ酸の測定は、中央代謝八重要な前駆体の代謝物に関する同位体標識の情報を提供します。これらの代謝キーのノードは、関連付けられている中心的な経路の機能を反映することができます。
タンパク質構成アミノ酸を介した13 C -アシスト代謝分析は広く特徴のあまりない微生物代謝1の機能解析に使用することができます。このプロトコルでは、我々は新たな酵素機能を発見するためのラベルの付いた炭素基質の使用方法を示すためのモデル株としてCyanothece 51142を使用します。
Protocol
Discussion
このプロトコルは、標識基質を細胞に供給し、GC – MSを経由してアミノ酸に生じる同位体標識パターンを測定することで構成されています。 MSデータ（m / zの比）がちょうどMSイオンのラベリングの全体的な量を与えるので、我々は両方の断片化されていないのm / zの比（M – 57）+を調べて、断片化されたアミノ酸でアミノ酸のアイソトポマーの分布を評価する必要があります（?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
この研究は、NSFキャリアグラント（MCB0954016）とDOEバイオエネルギー研究助成（DEFG0208ER64694）によってサポートされていました。
Materials
| Name of the reagent | Company | Catalogue number | Comments (optional) |
|---|---|---|---|
| TBDMS | Sigma-Aldrich | 19915 | – |
| THF | Sigma-Aldrich | 34865 | – |
| Labeled carbon substrate | Cambridge Isotope Laboratories | Depend on the experimental requirement | Website: http://www.isotope.com |
| Gas chromatograph | Agilent Technologies | Hewlett-Packard, model 7890A | – |
| GC Columns | J&W Scientific, Folsom, CA | DB5 (30m) | – |
| Mass spectrometer | Agilent Technologies | 5975C | – |
| Reacti-Vap Evaporator | Thermo Scientific | TS-18825 | For drying amino acid samples |
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