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Artículo de método

Un Aquatic Microbial metaproteomics Flujo de trabajo: a partir de células a tríptico péptidos adecuados para el análisis basado en la espectrometría de masas en tándem

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DOI:

10.3791/52827

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15 de septiembre de 2015

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En este artículo

Resumen

Este protocolo es para la extracción y concentración de proteínas y ADN de la biomasa microbiana recogida del agua de mar, seguida de la generación de péptidos trípticos adecuados para el análisis proteómico basado en espectrometría de masas en tándem.

Resumen

Las tecnologías metaómicas como la metagenómica, la metatranscriptómica y la metaproteómica pueden ayudar en la comprensión de la estructura y el metabolismo de la comunidad microbiana. Aunque poderosa, la metagenómica por sí sola solo puede dilucidar el potencial funcional. Por otro lado, la metaproteómica permite describir el metabolismo y la función de una comunidad expresados in situ. Aquí describimos un protocolo para la lisis celular, el aislamiento de proteínas y ADN, así como la digestión y extracción de péptidos de células microbianas marinas recolectadas en una unidad de filtro de cartucho (como la unidad de filtro Sterivetx) y conservadas en una solución de estabilización de ARN (como RNAlater). En los estudios proteómicos basados en espectrometría de masas, la identificación de péptidos y proteínas se realiza comparando espectros de masas en tándem de péptidos con una base de datos de secuencias de nucleótidos traducidas. Incluir el metagenoma de una muestra en la base de datos de búsqueda aumenta el número de péptidos y proteínas que se pueden identificar a partir de los espectros de masas. Por lo tanto, en este protocolo se aísla el ADN del mismo filtro, que se puede utilizar posteriormente para el análisis metagenómico.

Introducción

Los microorganismos son ubicuos y juegan un papel esencial en los ciclos biogeoquímicos de la Tierra 1. Actualmente, existen numerosos enfoques moleculares disponibles para la caracterización de estructura de la comunidad microbiana y función. El más común es el análisis de secuencias de genes de ARNr 16S amplificó por PCR a partir de ADN ambiental 2 - 4 de. Una desventaja de análisis de genes 16S rRNA es que sólo proporciona información sobre la identidad filogenética y estructura de la comunidad, con poca información sobre la función metabólica. En contraste, los enfoques tales como la metagenómica, metatranscriptomics y metaproteomics proporc....

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Protocolo

1. Prepare Reactivos

  1. Preparar la solución de SDS-extracción: M Tris-HCl pH 0,1 7,5, 5% de glicerol, EDTA 10 mM y 1% de SDS. Filtro-esterilizar utilizando un filtro y tienda de 0,22 micras a 4 ° C.
  2. Preparar reactivos de valores necesarios para el gel de poliacrilamida.
    1. Preparar 1,5 M Tris-HCl pH 8,8. Filter-esterilizar utilizando un filtro de 0,22 micras y almacenar a temperatura ambiente.
    2. 0,5 M Tris-HCl pH 6,8. Filter-esterilizar utilizando un filtro de 0,22 micras y almacenar a temperatura ambiente.
    3. Preparar 10% de SDS. Filtrar esterilizar utilizando un filtro de 0,22 micras y almacenar a temperatura ambiente.
    4. <....

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Resultados

Como demostración, se realizó el protocolo en dos muestras de agua de mar recogidas de la superficie y el máximo de clorofila del océano costero en el norte de Canadá. Mientras que en el mar, 6-7 de L de agua de mar se pasó a través de un GF / D prefiltro 3 micras, a continuación, se recogieron las células microbianas en una unidad de filtro de cartucho de 0,22 micras siguiendo el protocolo de Walsh et al. 20. Las células se almacenan inmediatamente en una solución de estabilización de ARN hasta su p.......

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Discusión

La preservación de la muestra es clave para estudios metaproteomic y el trabajo previo demostró que una solución de estabilización de ARN es un tampón de almacenamiento útil para almacenar las células antes de la extracción de proteínas 28. Idealmente, las muestras se conservan in situ para negar los cambios en la expresión de la proteína durante la manipulación 33,34. De hecho, in situ se han desarrollado tecnologías de muestreo y fijación, que permiten la colección autónomo y co.......

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Divulgaciones

Los autores no tienen nada que revelar.

Agradecimientos

Los autores desean agradecer a Marcos Di Falco por su experiencia y asesoramiento en la preparación de las muestras para nano-LC MS/MS, así como al Dr. Zoran Minic de la Universidad de Regina para el análisis LC MS/MS. Este trabajo contó con el apoyo financiero de NSERC (DG402214-2011) y CRC (950-221184). D.C. contó con el apoyo del Instituto Concordia para el Agua, la Energía y los Sistemas Sostenibles y FQRNT.

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Materiales

Lista de materiales utilizados en este artículo
NombreEmpresaNúmero de catálogoComentarios
Sterivex -GP 0.22 μ m unidad de filtroMilliporeSVGP01050Muestreo
RNAlater Solución de estabilizaciónAmbionAM7021Muestreo
Tris Bio Basic77-86-1 o TB0196-500GExtracción de proteínas/ SDS PAGE gel
DTTSigma-AldrichD0632-1GExtracción de proteínas
SDSBio Basic15-21-3Extracción de proteínas/ SDS PAGE gel
EDTABio Basic6381-92-6Extracción de proteínas
GlycerolFisher Scientific56-81-5Extracción
de proteínas10K Filtro AmiconMilliporeUFC801024Extracción de proteínas
MetanolSigma-Aldrich179337-4LPrecipitación de proteínas
AcetonaFisher Scientific67-64-1Precipitación de proteínas
MPC Reactivo de precipitación de proteínasEpicentrommP03750Precipitación
de ADN 2-PropanolFisher Scientific67-63-0Precipitación de ADN
Kit de ensayo Qubit dsDNA BRLife TechnologiesQ32850Cuantificación de ADN
Kit de ensayo de proteínas QubitLife TechnologiesQ33211Cuantificación de proteínas
SacarosaBio Basic57-50-1GEL SDS
TEMEDBio Rad161-0800SDS PAGE gel
APSBio Rad161-0700SDS PAGE gel
30% AcrilamidaBio Rad161-0158SDS PAGE gel
SimplyBlue SafeStainInvitrogenLC6060SDS PAGE gel
GlycineBio Rad161-0718SDS PAGE gel
B-mercaptoetanolBio Basic60-24-2SDS PAGE gel
Laemmli Sample BufferBio Rad161-0737SDS PAGE gel
Precision Plus Protein Escalera CaleidoscopioBio Rad161-0375EDUSDS PAGE gel
AcetonitriloVWRCABDH6044-4In-gel Tripsina digest
NH4HCO3Bio Basic1066-33-7In-gel Digestión de tripsina
DTTSigma-AldrichD0632-1GIn-gel Digestión de tripsina
Ácido fórmicoSigma-AldrichF0507-500MLIn-gel Digestión
Grado HPLC H2OSigma-Aldrich270733-4LDigestión de tripsina en gel
YodoacetamidaBio Basic144-48-9Digestión en gel de tripsina Tripsina
PromegaV5111En gel Digestión de tripsina
Protein LoBind Tubo 1,5 mlEppendorf22431081en gel Digestión de tripsina
2 ml Vial ROBO 9 mmCandian Life ScienceVT009/C395SBDigestión de tripsina en gel
Inserto PP BM, sin muelleCandian Life Science4025P-631Digestión de tripsina en gel
PAGE de tripsina

Referencias

  1. Madsen, E. L. Microorganisms and their roles in fundamental biogeochemical cycles. Current opinion in biotechnology. 22 (3), 456-464 (2011).
  2. El-Swais, H., Dunn, K. A., Bielawski, J. P., Li, W. K. W., Walsh, D. A. Seasona....

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Reimpresiones y permisos

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