निस्र्पक जटिल प्राकृतिक कार्बनिक पदार्थ मिश्रण के लिए एकल-प्रवाह पूरक उच्च संकल्प विश्लेषणात्मक तकनीक
Summary
इस प्रोटोकॉल पूरक विश्लेषणात्मक और ओमिक्स प्राकृतिक कार्बनिक पदार्थ और विभिंन पारिस्थितिकी प्रणालियों में माइक्रोबियल प्रोटियोमिक् के एक पूरी तरह से युग्मित लक्षण वर्णन में समापन तकनीक के लिए एक एकल प्रवाह का वर्णन । यह दृष्टिकोण चयापचय रास्ते और परिवर्तन ग्रीनहाउस गैस उत्पादन का वर्णन करने के लिए महत्वपूर्ण है और पर्यावरण को बदलने के लिए प्रतिक्रियाओं की भविष्यवाणी की पहचान के लिए मजबूत तुलना परमिट ।
Abstract
प्राकृतिक कार्बनिक पदार्थ (NOM) कार्बनिक यौगिकों के हजारों की एक अत्यंत जटिल मिश्रण से बना है, जो ऐतिहासिक, विशेषताएं मुश्किल साबित कर दिया । हालांकि, ग्रीनहाउस गैस पर ऊष्मा और काइनेटिक नियंत्रण को समझने के लिए (कार्बन डाइऑक्साइड [CO2] और मीथेन [CH4]) NOM के अपघटन से उत्पंन उत्पादन, एक आणविक स्तर के माइक्रोबियल के साथ युग्मित लक्षण वर्णन proteome िरा जरूरी है । इसके अलावा, जलवायु और पर्यावरण परिवर्तन प्राकृतिक पारिस्थितिकी प्रणालियों perturb, संभावित जटिल बातचीत है कि कार्बनिक पदार्थ सब्सट्रेट और परिवर्तनों को प्रदर्शन सूक्ष्मजीवों की आपूर्ति दोनों को प्रभावित करने की उंमीद कर रहे हैं । कार्बनिक पदार्थ का एक विस्तृत आणविक लक्षण वर्णन, माइक्रोबियल प्रोटियोमिक्, और रास्ते और परिवर्तनों जिसके द्वारा कार्बनिक पदार्थ विघटित करने के लिए दिशा और पर्यावरण परिवर्तन के प्रभाव की भयावहता की भविष्यवाणी करने के लिए आवश्यक हो जाएगा । यह आलेख वर्णन करता है कि प्रत्यक्ष इंजेक्शन द्वारा एक एकल नमूने में व्यापक metabolite लक्षण वर्णन के लिए एक methodological प्रवाह रूपान्तर रूपांतरण आयन साइक्लोट्रॉन अनुनाद मास स्पेक्ट्रोमेट्री (FTICR-ms), गैस क्रोमैटोग्राफी मास स्पेक्ट्रोमेट्री (जीसी-ms), नाभिकीय चुंबकीय अनुनाद (एनएमआर) स्पेक्ट्रोस्कोपी, तरल क्रोमैटोग्राफी मास स्पेक्ट्रोमेट्री (LC-MS), और प्रोटियोमिक् विश्लेषण । एक पूरी तरह से युग्मित डेटासेट में यह दृष्टिकोण परिणाम जो कार्बनिक पदार्थ अपघटन, जिसके परिणामस्वरूप सह2 और CH4 उत्पादन दर के रास्ते को संदर्भित करने के लिए सांख्यिकीय विश्वास में सुधार, और पर्यावरण गड़बड़ी के लिए अपनी प्रतिक्रियाओं । इस के साथ साथ हम peatlands से एकत्र नमूनों NOM करने के लिए इस पद्धति को लागू करने के परिणाम मौजूद; हालांकि, प्रोटोकॉल किसी भी NOM नमूना (जैसे, पीट, वन मिट्टी, समुद्री तलछट, आदि) के लिए लागू है ।
Introduction
विश्व स्तर पर, झीलों कार्बन के ५२९ स्नातकोत्तर (सी), ज्यादातर पीट जमा1में दफन कार्बनिक सी के रूप में शामिल होने का अनुमान है । वर्तमान में, इस तरह के peatlands एक शुद्ध सी सिंक के रूप में कार्य, sequestering 29 टीजी सी वाई 1अकेले उत्तरी अमेरिका में । हालांकि, ऐसे draining, आग, सूखे के रूप में पर्यावरणीय गड़बड़ी, और गर्म तापमान कार्बनिक पदार्थ ग्रीनहाउस गैस (कार्बन डाइऑक्साइड [CO2] के माध्यम से वृद्धि हुई सी घाटे में जिसके परिणामस्वरूप अपघटन द्वारा इस सी सिंक ऑफसेट कर सकते है और मीथेन [CH4]) उत्पादन1,2. जलवायु परिवर्तन सी हानि में योगदान अगर गर्म तापमान या ड्रायर शर्तों सूक्ष्मजीवों द्वारा तेजी से सी अपघटन को प्रोत्साहित कर सकते हैं । वैकल्पिक रूप से, उच्च तापमान और हवा सह2 सांद्रता जैविक कार्बन (ओसी) के रूप में अधिक सह2 एकांत करने के लिए प्राथमिक उत्पादन को उत्तेजित कर सकते हैं । किस हद तक और कितनी तेजी से है कि OC तो सह2 और CH4 में विघटित है इलेक्ट्रॉन दाता सब्सट्रेट के बीच जटिल बातचीत पर निर्भर करता है, इलेक्ट्रॉन स्वीकार करने वालों की उपलब्धता, और सूक्ष्मजीवों कि मध्यस्थता परिवर्तन. कई मामलों में, तंत्र अच्छी तरह से विशेषता नहीं कर रहे हैं, इस प्रकार पर्यावरण perturbations के लिए उनकी प्रतिक्रिया अच्छी तरह से विवश नहीं है और यह स्पष्ट नहीं है क्या जलवायु परिवर्तन के शुद्ध परिणाम peatland पारिस्थितिकी प्रणालियों में कार्बन संतुलन पर होगा ।
प्राकृतिक कार्बनिक पदार्थ (NOM) की जटिल प्रकृति भी NOM मिश्रण ऐतिहासिक मुश्किल में मौजूद कार्बनिक यौगिकों की पहचान बना दिया है । हाल के अग्रिमों काफी हमारे यौगिकों कि पारंपरिक रूप से और, कुछ हद तक जारी रखने के लिए, अड़ियल humic या fulvic यौगिकों3,4,5के रूप में माना की विशेषता की क्षमता में सुधार हुआ है । अब हम समझते है कि इन यौगिकों के कई वास्तव में सूक्ष्मता से उपलब्ध है और विघटित हो सकता है अगर एक उपयुक्त टर्मिनल इलेक्ट्रॉन स्वीकार (चाय) उपलब्ध कराया है6,7। एक यौगिक के लिए कार्बन (NOSC) के नाममात्र ऑक्सीकरण राज्य की गणना अपघटन और आवश्यक चाय की ऊर्जा की उपज के लिए क्षमता की भविष्यवाणी के लिए एक मीट्रिक प्रदान करता है । हालांकि, यह कार्बनिक पदार्थ7के एक आणविक स्तर के लक्षण वर्णन की आवश्यकता है । NOSC निंनलिखित समीकरण7के माध्यम से आणविक सूत्र से गणना की है: NOSC = − ((− z + 4 (#C) + (#H) − 3 (#N) − 2 (#O) + 5 (#P) − 2 (#S)))/(#C)) + 4, जहां z शुद्ध प्रभार है । NOSC ऊष्मा ड्राइविंग बल8, जिसमें उच्च NOSC के साथ यौगिकों को नीचा करना आसान कर रहे है के साथ संबंधित है, जबकि कम NOSC के साथ यौगिकों तेजी से ऊर्जावान चाय की आवश्यकता के क्रम में कम किया जा करने के लिए । NOSC के साथ यौगिकों से कम − 2 जैसे हे2, नाइट्रेट या MnIVके रूप में एक उच्च ऊर्जा उपज चाय की आवश्यकता होती है, और आमतौर पर होने वाली कम ऊर्जा जैसे FeIII या सल्फेट7उपज चाय द्वारा नीचा नहीं किया जा सकता है । यह जल भराव anoxic स्थितियों में एक महत्वपूर्ण विचार है झीलों में पाया जहां ओ2 और अंय उच्च ऊर्जा उपज चिढ़ाने9 दुर्लभ है और इसलिए इन शर्तों के तहत कम NOSC यौगिकों के क्षरण कर रहे है ऊष्मा सीमित । पर्यावरण गड़बड़ी hydrologic परिवर्तन के माध्यम से पारिस्थितिकी तंत्र के ऊष्मा राज्य को प्रभावित कर सकते है कि प्रभाव2 हे (सबसे ऊर्जावान इलेक्ट्रॉन स्वीकारकर्ता), कार्बनिक सब्सट्रेट और इलेक्ट्रॉन स्वीकार करने में परिवर्तन प्राथमिक द्वारा उपलब्ध कराया उत्पादन, और तापमान से एक छोटी सीमा तक । एक महत्वपूर्ण उदाहरण है झीलों प्रणालियों में तापमान प्रभाव का व्यापार बंद है कि homoacetogenesis के बीच होता है के संबंध में होता है (यानी, CO2 और H2से एसीटेट उत्पादन) और hydrogenotrophic methanogenesis ( यानी, CH4 CO2 और H2से उत्पादन) । कम तापमान पर यह प्रतीत होता है कि homoacetogenesis थोड़ा इष्ट है, जबकि गर्म तापमान CH4 उत्पादन10एहसान । इस तापमान प्रभाव जलवायु को बदलने के लिए पारिस्थितिकी प्रणालियों की प्रतिक्रिया के लिए महत्वपूर्ण निहितार्थ हो सकता है, ch4 के रूप में एक बहुत मजबूत सह211 से ग्रीनहाउस गैस है और इस तरह की कीमत पर ch4 के उत्पादन में वृद्धि गर्म तापमान पर CO2 जलवायु वार्मिंग के साथ एक सकारात्मक प्रतिक्रिया के लिए योगदान कर सकते हैं ।
Peatlands स्वाभाविक रूप से होने वाली कार्बनिक पदार्थ के माइक्रोबियल श्वसन केमाध्यम से2 और CH46के विश्व स्तर पर महत्वपूर्ण मात्रा का उत्पादन । कार्बनिक कार्बन सब्सट्रेट के NOSC co2के सापेक्ष अनुपात: ch4 का उत्पादन किया है, क्योंकि उच्च radiating के एक महत्वपूर्ण पैरामीटर है4 co211की तुलना में, लेकिन यह भी क्योंकि मॉडलिंग के प्रयासों peatlands12में सी प्रवाह का अनुमान लगाने के लिए एक महत्वपूर्ण पैरामीटर के रूप में इस अनुपात की पहचान की है । टर्मिनल के अभाव में इलेक्ट्रॉन2co के अलावा अंय स्वीकार करता है, यह इलेक्ट्रॉन संतुलन द्वारा दिखाया जा सकता है कि NOSC > 0 के साथ कार्बनिक सी सब्सट्रेट सह2का उत्पादन होगा: CH4 > 1, NOSC के साथ कार्बनिक सी = 0 उत्पादन सह2 और CH4 equimolar अनुपात में, और NOSC < 1 के साथ कार्बनिक सी सह2उत्पादन होगा: CH4 < 113। प्राकृतिक पारिस्थितिकी प्रणालियों में OC के अपघटन सूक्ष्मजीवों द्वारा मध्यस्थता है, इसलिए है कि जब भी एक विशिष्ट यौगिक का क्षरण ऊष्मा साध्य है, यह काइनेटिक रूप से माइक्रोबियल एंजाइमों की गतिविधि द्वारा सीमित है और anoxic शर्तों के तहत, ऊष्मा ड्राइविंग बल (यानी, NOSC)7. अब तक यह पूरी तरह से कार्बनिक पदार्थ की विशेषता है क्योंकि वर्तमान यौगिकों की विविधता उनके लक्षण वर्णन के लिए विभिंन पूरक तकनीक की आवश्यकता है चुनौतीपूर्ण है । हाल ही में अग्रिम अंतर बंद कर दिया है; विश्लेषणात्मक तकनीक का एक सूट का उपयोग हम कार्बनिक आणविक स्तर लक्षण वर्णन प्रदान यौगिकों की एक बड़ी रेंज का विश्लेषण कर सकते है और, कुछ मामलों में ठहराव, ग्लूकोज की तरह छोटे प्राथमिक चयापचयों से ८०० Da पाली-heterocycles । पहले इस तरह के बड़े जटिल अणुओं बस के रूप में lignin की विशेषता होती है या टनीन की तरह है और मान लिया गया है अड़ियल । आणविक स्तर के लक्षण वर्णन, तथापि, यहां तक कि इन बड़े जटिल अणुओं के लिए NOSC की गणना की अनुमति देता है । इन NOSC मूल्यों रैखिक के साथ जुड़े हुए हैं, जो कई मामलों में पता चलता है कि इन जटिल अणुओं वास्तव में सूक्ष्मता से हो सकता है अपघटन के लिए उपलब्ध कार्बनिक पदार्थ की गुणवत्ता का एक आकलन के लिए अनुमति ऊष्मा ड्राइविंग बल के साथ संबंधित anoxic शर्तों है कि झीलों में प्रबल के तहत भी सड़ ।
2 O का परिचय के बाद से लगभग सभी स्वाभाविक रूप से मनाया NOSC मूल्यों के कार्बनिक पदार्थ को विघटित होने की अनुमति देता है, इस के साथ साथ हम कार्बनिक पदार्थ और माइक्रोबियल प्रोटियोमिक् जो झीलों में प्राथमिक ड्राइवरों की संभावना है में परिवर्तन पर ध्यान केंद्रित (यानी, लिमिटेड ओ2) सिस्टम । हालांकि, सभी तकनीकों है कि हम चर्चा करेंगे किसी भी पारिस्थितिकी तंत्र से कार्बनिक पदार्थ के लिए लागू किया जा सकता है । सामांयतः, थोक माप ऑप्टिकल और प्रतिदीप्ति विश्लेषण के आधार पर कार्बनिक पदार्थ गुणवत्ता3,14का आकलन करने के लिए इस्तेमाल किया गया है । जब ऐसे इन के रूप में थोक माप का उपयोग, तथापि, ठीक विवरण अणुओं की बड़ी संख्या के रूप में खो रहे है एक साथ humics या fulvics तरह जेनेरिक शब्दों के तहत वर्गीकृत कर रहे हैं । इन श्रेणियों की परिभाषा अच्छी तरह से विवश नहीं कर रहे है और वास्तव में, अध्ययन से तुलना असंभव बनाने के अध्ययन से भिंन हो सकते हैं । इसके अलावा, थोक मापन प्रणाली को नियंत्रित ऊष्मा की गणना के लिए आवश्यक आणविक विस्तार प्रदान नहीं करते हैं और इसलिए वास्तव में कार्बनिक पदार्थ गुणवत्ता15का आकलन करने की कमी है ।
व्यक्तिगत तकनीकों जैसे रूपान्तर रूपांतरण आयन साइक्लोट्रॉन अनुनाद मास स्पेक्ट्रोमेट्री (FTICR-ms), नाभिकीय चुंबकीय अनुनाद (एनएमआर) स्पेक्ट्रोस्कोपी, गैस क्रोमैटोग्राफी मास स्पेक्ट्रोमेट्री (GC-ms), और तरल क्रोमैटोग्राफी मास स्पेक्ट्रोमेट्री (LC-ms) ऐसे आणविक स्तर का विस्तार प्रदान करें. जबकि इन तकनीकों में से प्रत्येक अपनी सीमाएं प्रस्तुत करता है, वे भी अपनी ताकत है कि एक एकीकृत दृष्टिकोण में leveraged किया जा सकता है लाने के लिए ठीक आणविक विस्तार एक कठोर ऊष्मा भावना में कार्बनिक पदार्थ की गुणवत्ता को बढ़ाता है के लिए आवश्यक . GC-MS सह2 और CH4 उत्पादन पर समीपस्थ प्रभाव की संभावना है कि महत्वपूर्ण छोटे चयापचयों की पहचान करने के लिए उपयोगी है (जैसे, ग्लूकोज, एसीटेट, आदि); हालांकि, GC-MS एक मानक के खिलाफ सत्यापन की आवश्यकता है और इसलिए पहले से ही उपंयास यौगिकों की पहचान को रोकने डाटाबेस में मौजूद यौगिकों को ज्ञात करने के लिए सीमित है । इसके अलावा, जीसी-MS एक अर्द्ध गुणात्मक सापेक्ष सांद्रता में परिवर्तन के बारे में अनुमान की अनुमति तकनीक है, लेकिन प्रदान नहीं वास्तविक एकाग्रता उदाहरण के लिए है Gibb मुक्त ऊर्जा की गणना के लिए आवश्यक जानकारी । अंत में, GC-MS अणुओं की derivatization की आवश्यकता है विश्लेषण करने के लिए जो सीमा संकल्प से पहले छोटे यौगिकों ~ ४०० दा और अस्थिर शराब सुखाने कदम के दौरान खो रहे हैं ।
एक आयामी (3 डी) 1एच तरल राज्य एनएमआर छोटे चयापचयों के उच्च मात्रात्मक लक्षण वर्णन की अनुमति देता है (प्राथमिक छोटे आणविक वजन चयापचयों और शराबियों की तरह वाष्पशीलता सहित, एसीटेट, एसीटोन, स्वरूप, पाइरूवेट, succinate, अल्प-जंजीर फैटी एसिड, साथ ही कार्बोहाइड्रेट की एक सीमा कुख्यात अनुपस्थित या एमएस आधारित तरीकों से समझौता) और उनकी सांद्रता ऊष्मा मापदंडों की गणना के लिए विशेष रूप से उपयोगी होते हैं । फिर भी, जैसे GC-एमएस, 1 डी जटिल मिश्रण के एनएमआर एक डाटाबेस के सापेक्ष मानकीकरण की आवश्यकता है और इसलिए अकेले नहीं है उपंयास यौगिकों कि जटिल प्राकृतिक और बदलते पारिस्थितिकी प्रणालियों में प्रचुर मात्रा में होने की संभावना है की आसान पहचान की अनुमति है । इसके अतिरिक्त, एनएमआर से कम संवेदनशील है एमएस आधारित तकनीक और इसलिए, मात्रात्मक metabolite profiling केवल ऊपर 1 µ मीटर एनएमआर हीलियम ठंडा ठंड जांच के साथ सुसज्जित प्रणालियों का उपयोग कर प्राप्त की है । नहीं व्यापक रूप से सराहना की, कुछ एनएमआर ठंड जांच नमक सहिष्णु है और millimolar नमक सांद्रता की उपस्थिति में पर्यावरण मिश्रण विश्लेषण की अनुमति जब छोटे व्यास में इस्तेमाल किया (< 3 मिमी बाहरी व्यास) नमूना ट्यूबों16। हालांकि, एनएमआर की एक और जटिलता है कि paramagnetic धातुओं और खनिजों की उच्च मात्रा (जैसे, Fe और 1-3 wt% से ऊपर Mn), जो अंतर्देशीय मिट्टी में प्रचुर मात्रा में हो सकता है, वर्णक्रमीय सुविधाओं को व्यापक कर सकते है और एनएमआर स्पेक्ट्रा की व्याख्या जटिल . ठोस चरण निष्कर्षण का उपयोग (एसपीई) खनिज लवण को कम करने और वर्णक्रमीय गुणवत्ता में वृद्धि के द्वारा दोनों एनएमआर और एमएस-आधारित metabolomics तरीकों की व्याख्या में सहयोगी कर सकते हैं ।
FTICR-MS डायरेक्ट इंजेक्शन द्वारा एक अति संवेदनशील तकनीक एक नमूना से चयापचयों हजारों की दसियों का पता लगाने में सक्षम है, लेकिन यह इस तरह के एसीटेट, पाइरूवेट, और succinate के रूप में महत्वपूर्ण छोटे चयापचयों पर कब्जा नहीं है और करने के लिए कुख्यात मुश्किल है शर्करा और अंय कार्बोहाइड्रेट17के लिए उपयोग करें, और न ही यह मात्रात्मक जानकारी प्रदान करता है । हालांकि, अंय तकनीकों के विपरीत, FTICR-MS excels की पहचान करने और उपंयास यौगिकों को आणविक फार्मूला निर्दिष्ट और इसलिए अंय वर्णित तकनीकों में से किसी से अधिक आणविक जानकारी उपलब्ध कराने के यौगिकों की सबसे बड़ी संख्या को दिखाता है । यह उपयोगी है, क्योंकि आणविक FTICR द्वारा प्रदान की जानकारी-एमएस (और अंय तकनीकों) के लिए NOSC जो ऊष्मा ड्राइविंग बल कुछ प्रतिक्रियाओं की संभावना को नियंत्रित करने के लिए संबंधित है की गणना करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है8 और उनकी दरों के तहत कुछ अटी7. इसके अलावा, युग्मन FTICR द्वारा-जुदाई तकनीक के साथ एमएस, जैसे नियंत्रण रेखा के साथ मिलकर एमएस के साथ, मात्रात्मक संरचनात्मक जानकारी प्राप्त किया जा सकता है, इस तकनीक के नुकसान के कुछ offsetting । LC-MS लिपिड की तरह यौगिकों और अन्य चयापचयों कि अच्छी तरह से किसी भी अन्य विधियों की विशेषता नहीं कर रहे हैं की पहचान करने के लिए उपयोगी है. युग्मन नियंत्रण रेखा FTICR-एमएस या नियंत्रण रेखा-एक अंश कलेक्टर के साथ एमएस और दो आयामी (2d) द्वारा संरचनात्मक elucidation के लिए ब्याज की विशिष्ट unknown के अंशों का संग्रह तरल राज्य एनएमआर की पहचान करने और मात्रा अज्ञात यौगिकों के लिए आदर्श स्थिति है18 ,19. हालांकि, यह एक बहुत समय लेने वाला कदम है कि अगर और जब जरूरत इस्तेमाल किया जा सकता है । व्यक्तिगत रूप से लिया, इन तकनीकों में से प्रत्येक कार्बनिक पदार्थ का एक अलग स्नैपशॉट प्रदान करते हैं, और उंहें एकीकृत करके, हम अलगाव में तकनीक के किसी भी प्रयोग से एक और अधिक पूर्ण समझ प्राप्त कर सकते हैं ।
जबकि ऊष्मा विचार क्या परिवर्तन एक प्रणाली में संभव हो पर अंतिम बाधाओं सेट, कार्बनिक पदार्थ अपघटन सूक्ष्मजीवों जिसका एंजाइम गतिविधियों नियंत्रण प्रतिक्रिया दरों द्वारा मध्यस्थता है । इस प्रकार, पूरी तरह से कार्बनिक पदार्थ अपघटन और अंततः ग्रीनहाउस गैस (CO2 और CH4) झीलों से उत्पादन पर नियंत्रण को समझने के लिए एक एकीकृत ओमिक्स दृष्टिकोण की आवश्यकता है निस्र्पक माइक्रोबियल एंजाइम गतिविधियों के रूप में अच्छी तरह के रूप में चयापचयों । इस आलेख में, हम एक पूरी तरह से युग्मित विश्लेषण में परिणाम है कि एक अनुक्रमिक दृष्टिकोण का उपयोग कर एक एकल नमूना से इस तरह के एक व्यापक विश्लेषण प्राप्त करने के लिए एक विधि का वर्णन. इस दृष्टिकोण metabolite, प्रोटीन पर फैलता है, और लिपिड निष्कर्षण (MPLex) प्रोटोकॉल जिसमें प्रोटियोमिक् जीसी-एमएस और नियंत्रण रेखा के साथ युग्मित-ms20 मात्रात्मक metabolite जानकारी को शामिल करके छोटे चयापचयों, प्रोटीन, और लिपिड की पहचान करने के लिए वाया एनएमआर और FTICR के माध्यम से बड़े माध्यमिक चयापचयों की पहचान-MS. MPLex के लिए थोड़ा अलग है, हम एक पानी निकासी के साथ प्रोटोकॉल शुरू और फिर तेजी से गैर ध्रुवीय सॉल्वैंट्स के साथ अनुक्रमिक निष्कर्षण का उपयोग करें । सभी निकालने एक नमूना है जो जब मात्रा सीमित या प्राप्त करने के लिए कठिन है और विषम नमूना मैट्रिक्स (जैसे, मिट्टी और पीट) से aliquots के बीच भिन्नता के माध्यम से प्रस्तुत प्रयोगात्मक त्रुटि कम हो जाती है, जो नमूना संरक्षित पर किया जाता है या भंडारण की स्थिति और अवधि में अंतर ।
अंत में, एक माइक्रोबियल समुदाय के प्रोटियोमिक् विश्लेषण के साथ ओम विश्लेषण युग्मन द्वारा, हम चयापचय नेटवर्क है कि रास्ते और कार्बनिक पदार्थ अपघटन के परिवर्तन का वर्णन का निर्माण कर सकते हैं । यह हमें कैसे प्रणाली को perturbations के बारे में विशिष्ट परिकल्पनाओं का परीक्षण करने के लिए उपलब्ध कार्बनिक सब्सट्रेट, इलेक्ट्रॉन स्वीकार करने के लिए परिवर्तन के माध्यम से परम सह2 और CH4 उत्पादन को प्रभावित करेगा अनुमति देता है, और माइक्रोबियल समुदायों एंजाइम उत्प्रेरक की गतिविधि के माध्यम से प्रतिक्रियाओं मध्यस्थता.
इस विधि का समग्र लक्ष्य चयापचयों, लिपिड का विश्लेषण करने के लिए एक एकल प्रवाह प्रोटोकॉल प्रदान करने के लिए है, और एक एकल नमूने से माइक्रोबियल प्रोटीन जिससे विश्लेषणात्मक त्रुटियों को विवश करते हुए चयापचय नेटवर्क के निर्माण के लिए एक पूरी तरह से बनती डेटासेट बनाने .
Protocol
Representative Results
Discussion
एकल-प्रवाह, पूरी तरह से युग्मित विश्लेषण चयापचयों और proteome को चिह्नित करने के लिए उपयोग किया गया मार्ग जो सी सायक्लिंग एक जटिल पारिस्थितिकी तंत्र में होने वाली है में अंतर्दृष्टि प्रदान करता है । मिट्टी …
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
हम Kolton नमूने एकत्रित करने के साथ सहायता के लिए जेपी Chanton, J.E. Kostka, और M.M. पीट शुक्रिया अदा करना चाहूंगा । इस काम के भाग पर्यावरण आणविक विज्ञान प्रयोगशाला, विज्ञान उपयोगकर्ता जैविक और पर्यावरणीय अनुसंधान के कार्यालय द्वारा प्रायोजित सुविधा का एक डो कार्यालय में आयोजित किया गया । PNNL कांट्रेक्ट डे के तहत डीईओ के लिए बैटल द्वारा AC05-76RL01830 का संचालन किया जाता है । यह काम अमेरिका के ऊर्जा विभाग, विज्ञान के कार्यालय, और जैविक और पर्यावरणीय अनुसंधान के कार्यालय द्वारा समर्थित किया गया था (अनुदान: de-AC05-00OR22725, de-SC0004632, DESC0010580, de-SC0012088, और de-SC0014416) ।
Materials
| methoxyamine hydrochloride | Sigma Aldrich | 226904 | derivitization agent |
| 5 mm triple resonance salt-tolerant cold probe | Bruker | instrumentation | |
| capillary GC column HP-5MS column (30 m × 0.25 mm × 0.25 μm) | Agilent | AG19091S-433 | instrumentation |
| reversed phase charged surface hybrid column (3.0 mm × 150 mm × 1.7 μm particle size) | ThermoFisher | instrumentation | |
| 2 mL glass vials | VWR International | 46610-722 | sample vials |
| autosampler vials | VWR International | 97055-324; 9467671 | sample vials |
| Chloroform | VWR International | JT9174-3 | solvent |
| Ethanol | VWR International | BDH67002.400 | solvent |
| methanol | VWR International | BDH85681.400 | solvent |
| pyridine | VWR International | BDH67007.400 | solvent |
| 2,2-dimethyl-2-silapentane-5-sulfonate-d6 | Sigma Aldrich | 178837 | standard |
| C8-C24 fatty acid methyl ester | Sigma Aldrich | CRM18918 | standard |
| N-methyl-N- (trimethylsilyl)trifluoroacetamide | Sigma Aldrich | 24589-78-4 | standard |
| Suwanee River Fulvic Acid standard | International Humic Substances Society | 2S101F | standard |
| trimethylchlorosilane | Sigma Aldrich | 89595 | standard |
| Tuning Solution | Agilent | ||
| FTICR-MS analysis software | Bruker | Compass DataAnalysis 4.1 | |
| Formularity Software | Pacific Northwest National Laboratory | Formularity | available for download at: https://omics.pnl.gov/software/formularity |
| GC-MS | Agilent | Agilent GC 7890A with MSD 5975C | |
| silica-based sorbent | Phenomenex (Torrance, CA) | Strata C18-E (PN 8E-S001-DAK) | |
| NMR TUBE 3MM 8 150 CS5 | VWR International | KT897820-0008 | NMR tube |
| Varian Direct Drive 600-MHz NMR spectrometer | Varian Inova | Varian Direct Drive 600-MHz | NMR spectrometer |
| Chenomx NMR Suite 8.3 | Chenomx | Chenomx NMR Suite | NMR software |
| ultra-performance liquid chromatograph | waters | Aquity UPLC H | liquid chromatograph |
| Velos-ETD Orbitrap mass spectrometer | ThermoFisher | Thermo Scientific LTQ Orbitrap Velos | mass spectrometer |
References
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