Gascromatografia-Metabolomica mirata basata sulla spettrometria di massa di campioni di corallo duro

Jennifer L. Matthews; Natasha Bartels; Sheik Nadeem Elahee Doomun; Simon K. Davy; David P. De Souza

doi:10.3791/65628

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Articolo metodologico

Gascromatografia-Metabolomica mirata basata sulla spettrometria di massa di campioni di corallo duro

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DOI:

10.3791/65628

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13 ottobre 2023

Jennifer L. Matthews¹ , Natasha Bartels¹ , Sheik Nadeem Elahee Doomun² , Simon K. Davy³ , David P. De Souza²

¹Climate Change Cluster (C3), University of Technology Sydney, ²Metabolomics Australia, Bio21 Molecular Science and Biotechnology Institute, The University of Melbourne, ³School of Biological Sciences, Victoria University of Wellington

In questo articolo

Sommario

Qui, presentiamo l'estrazione e la preparazione di metaboliti polari e semi-polari da un olobionte di corallo, nonché tessuto ospite di corallo separato e frazioni cellulari di Symbiodiniaceae, per l'analisi gascromatografica-spettrometria di massa.

Abstract

Gli approcci basati sulla gascromatografia-spettrometria di massa (GC-MS) si sono dimostrati potenti per chiarire le basi metaboliche della simbiosi cnidario-dinoflagellata e il modo in cui il corallo risponde allo stress (ad esempio, durante lo sbiancamento indotto dalla temperatura). Il profilo dei metaboliti allo stato stazionario dell'olobionte del corallo, che comprende l'ospite cnidariano e i suoi microbi associati (Symbiodiniaceae e altri protisti, batteri, archaea, funghi e virus), è stato applicato con successo in condizioni ambientali e di stress per caratterizzare lo stato metabolico olistico del corallo.

Tuttavia, per rispondere alle domande che circondano le interazioni simbiotiche, è necessario analizzare i profili dei metaboliti dell'ospite corallo e dei suoi simbionti algali in modo indipendente, il che può essere ottenuto solo mediante separazione fisica e isolamento dei tessuti, seguita da estrazione e analisi indipendenti. Mentre l'applicazione della metabolomica è relativamente nuova nel campo dei coralli, gli sforzi sostenuti dei gruppi di ricerca hanno portato allo sviluppo di metodi robusti per l'analisi dei metaboliti nei coralli, compresa la separazione del tessuto ospite del corallo e dei simbionti algali.

Questo documento presenta una guida passo-passo per la separazione degli olobionti e l'estrazione dei metaboliti per l'analisi GC-MS, comprese le principali fasi di ottimizzazione da prendere in considerazione. Dimostriamo come, una volta analizzato in modo indipendente, il profilo metabolitico combinato delle due frazioni (corallo e Symbiodiniaceae) sia simile al profilo dell'insieme (olobionte), ma separando i tessuti, possiamo anche ottenere informazioni chiave sul metabolismo e sulle interazioni tra i due partner che non possono essere ottenute dal solo tutto.

Introduzione

I metaboliti rappresentano i prodotti finali dei processi cellulari e la metabolomica - lo studio della serie di metaboliti prodotti da un determinato organismo o ecosistema - può fornire una misura diretta^{del funzionamento} dell'organismo. Ciò è particolarmente importante per l'esplorazione degli ecosistemi, delle interazioni simbiotiche e degli strumenti di ripristino, poiché l'obiettivo della maggior parte delle strategie di gestione è quello di preservare (o ripristinare)^{specifiche funzioni dei} servizi ecosistemici. Le barriere coralline sono un ecosistema acquatico che dimostra il valore potenziale della metabolomica....