DNA Stable-Isotope Probing (DNA-SIP)

Eric A. Dunford; Josh D. Neufeld

doi:10.3791/2027

L'ADN des isotopes stables de palpage (ADN-SIP)

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Biology

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DNA Stable-Isotope Probing (DNA-SIP)

L'ADN des isotopes stables de palpage (ADN-SIP)

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14:57 min

August 2, 2010

DOI: 10.3791/2027-v

Eric A. Dunford¹, Josh D. Neufeld¹

¹Department of Biology,University of Waterloo

Please note that some of the translations on this page are AI generated. Click here for the English version.

Overview

This article discusses DNA stable-isotope probing, a method for identifying active microbial communities without cultivation. By using heavy isotope-labeled substrates, researchers can analyze the incorporation of these isotopes into microbial DNA.

Key Study Components

Area of Science

Microbial ecology
Molecular biology
Environmental microbiology

Background

Traditional methods require cultivation of microorganisms.
Stable-isotope probing allows for the study of uncultured microbes.
Isotope labeling provides insights into microbial metabolism.
Density gradient ultracentrifugation is used to separate DNA based on density.

Purpose of Study

To retrieve DNA from active microorganisms consuming specific substrates.
To characterize microbial communities involved in substrate metabolism.
To enhance understanding of microbial ecology in natural environments.

Methods Used

Incubation of environmental samples with stable isotope-labeled substrates.
Extraction of total DNA from the labeled samples.
Density gradient ultracentrifugation in cesium chloride.
Fractionation of DNA for molecular characterization techniques.

Main Results

Identification of active, uncultured microorganisms.
Insights into the metabolic processes of microbial communities.
Application of various molecular techniques for characterization.
Potential for understanding complex microbial interactions.

Conclusions

Stable-isotope probing is effective for studying microbial communities.
This method reveals the identity of microorganisms involved in specific metabolic processes.
It opens avenues for further research in environmental microbiology.

Frequently Asked Questions

What is DNA stable-isotope probing?

It is a method to identify active microorganisms by using heavy isotope-labeled substrates.

Why is cultivation-independent analysis important?

It allows researchers to study microorganisms that cannot be easily cultured in the lab.

What techniques can be used for molecular characterization?

Techniques include fingerprinting, microarray, hybridization, and metagenomics.

How does density gradient ultracentrifugation work?

It separates DNA based on density, allowing for the retrieval of labeled DNA.

What are the applications of this method?

It can be used to study microbial ecology and understand metabolic processes in natural environments.

L'ADN des isotopes stables de sondage est une méthode de culture-indépendante pour identifier et caractériser des communautés actives de microorganismes qui sont capables d'utiliser des substrats spécifiques. L'assimilation de substrat enrichi en isotope lourd conduit à l'incorporation des atomes marqués dans la biomasse microbienne. Ultracentrifugation en gradient de densité récupère l'ADN marqué en aval des analyses moléculaires.

L’objectif global de cette procédure est de récupérer de l’ADN de micro-organismes actifs qui ont consommé un substrat de croissance d’intérêt sans la condition préalable d’une culture en laboratoire. Pour ce faire, on incube d’abord un échantillon environnemental avec un substrat d’intérêt marqué par un isotope stable dans des conditions similaires à celles que l’on trouve dans l’environnement d’origine. La deuxième étape de la procédure consiste à extraire l’ADN total de cet échantillon marqué par isotope.

La troisième étape de la procédure consiste à soumettre cet ADN à une ultracentrifugation par gradient de densité dans du chlorure de césium. La dernière étape de la procédure consiste à fractionner le gradient de densité afin d’obtenir de l’ADN lourd et léger pour la caractérisation moléculaire ultérieure. En fin de compte, on peut obtenir des résultats qui révèlent l’identité de micro-organismes actifs mais non cultivés impliqués dans le métabolisme d’un substrat particulier grâce à une variété de techniques moléculaires possibles, notamment l’empreinte digitale, les microréseaux, l’hybridation, le clonage, l’analyse de banques et la métagénomique.

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