同時に単一の土壌サンプルからの代謝、蛋白質および脂質の抽出、低下したサンプル準備時間を許して、数量限定でサンプルのマルチ弔質量分析を有効にするプロトコルが表示されます。
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方法論記事
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同時に単一の土壌サンプルからの代謝、蛋白質および脂質の抽出、低下したサンプル準備時間を許して、数量限定でサンプルのマルチ弔質量分析を有効にするプロトコルが表示されます。
質量分析法 (MS)-ベースの統合された metaproteomic、メタボローム、リピドミクス (マルチ弔) 研究私たちの能力を理解し、環境および生物学的システムにおける微生物群集の特性を変形させています。これらの測定は、最も複雑な土壌微生物の有効な解析結果を有効にしても複雑な微生物システムの日付に知られています。別々 に抽出は通常準備時間と必要なサンプル量を大幅増幅の本腰を入れて研究に必要なのでマルチ弔解析では、ただし、サンプル準備課題を必要は。この制限に対処するため、同じ土壌サンプルから代謝、蛋白質および脂質 (MPLEx) の同時抽出法 3-1 では、溶剤ベースのアプローチの適応によって作成されました。この MPLEx プロトコルは、複雑な土壌サンプルの数量限定に利用する場合も簡単でかつ多くのサンプルの種類、強健をあると証明しました。MPLEx メソッドには、生物的および環境の摂動に起きている変化を評価しながらそれぞれの微生物のコミュニティのメンバーのより良い理解を得るために必要な高速マルチ本腰を入れて測定も大きく有効になります。
炭素循環と気候変動を理解するための重要な含意がある土壌微生物の評価最近の研究はしかし各種土壌中の細菌のゲノムをシーケンスの欠如など検出される蛋白質の多くの未知関数の難しさを強調しています。これらの課題は、1,2,3これまで知られている最も複雑な微生物群集をされている土壌から起因します。メタゲノム、metatranscriptomic、metaproteomic、メタボローム、リピドミクス研究からの結果を組み合わせると、マルチ弔分析は存在中の微生物により深い理解を得るために多数の土壌調査で最近実装されています。環境変動1,4、5のため起きている分子変化について包括的な情報を取得します。マルチ本腰を入れて研究課題の 1 つは質量分析法 (MS)-ベース metaproteomic、メタボローム、リピドミクスの測定通常各 MS の互換性6,7に本腰を入れての特定抽出処理が必要,8,9. これらの正確な手順を作るその実装非常に困難または不可能なときだけのサンプルの数量限定。これらの課題は、方法の検討を同時代謝・蛋白質・脂質抽出 (MPLEx) 小さいサンプル ボリュームまたは固まりを使用して、精度、およびすべての 3 つの解析の高速サンプル準備を提供することができる私たちを求めています。10. までに、これらの目標をすべて達成することができます代替土壌抽出手順がないです。
グローバル マルチ弔単一の土壌サンプルの分析を有効にするには、クロロホルム、メタノール、水分離に基づく有機溶媒抽出プロトコルは利用10だったこのメソッドは総脂質抽出9,11のために開発、最近では単一のサンプル12,13 代謝、蛋白質および脂質の同時抽出のため改正されました。、14,15,16,17,18,19,20,21,22、 23,24,25,26,27,28,29,30より少ないサンプル量を有効にして実験的変動10。MPLEx プロトコルでクロロホルムは異なる画分にサンプル成分の三相の化学分離のための基礎を提供する水と混和性ではありません。トップの水相にはしたがって蛋白質ディスクおよび脂質層の順下クロロホルム段階 (図 1) で親水性の代謝物が含まれます。ほとんどの土に MPLEx を適用すると、微粒子の残骸はサンプリング チューブの一番下で蓄積し、すべてのレイヤーが収集された後に破棄することができます。各土壌の種類が異なる、ただし、泥炭などの高有機質土、土の破片中間層にとどまり、サンプリング チューブの底にも該当しません。MPLEx マルチ弔解析で同じサンプル低下 2) マルチ弔抽出 1) サンプルの少量を使用できるよう、同じサンプルから型複数分子を分離するときにいくつかの利点を提供します全体的に実験的変動と3) より多くのサンプルは、高スループット研究10はるかに速く準備できます。一緒にこれらの利点が評価土壌試料および彼らの複雑な微生物群集のより優れた計測機能を提供するために不可欠です。
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注: 非常にウェット土壌は抽出の有効性を損なうことがなく抽出前に凍結乾燥することができます。湿った土も使用できますが、特定の比率で試薬を追加する場合に考慮すべき。
注: 2 つの 50 mL チューブ (最大 50 mL チューブあたり 10 g 土) 間で分割する必要があります抽出あたりの乾燥した土壌重量の 20 g を使用することをお勧めします。抽出は、使用可能なサンプルに依存する上下に拡張できます。
注: 乾燥した土壌サンプルは均質化し、小さな根や岩を削除するために 3 mm のスクリーンを通してふるわれたことができます。サンプル画面でスタックを取得しますと、ウェット土壌試料をふるいないか。
1. 土壌のセル換散と代謝、蛋白質および脂質 (タイミング 〜 1 d) の抽出
2. 脂質準備 (タイミング 〜 20 分)
3. 代謝物の調製及び誘導体化 (タイミング 〜 5 h)
4. 蛋白質消化 (タイミング 〜 1 d)
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カンザス ネイティブ草原土壌 (Mollisol 土) から分子を抽出する MPLEx プロトコルを使用すると、帳票分析結果 3376 ペプチド、105 の脂質および提供 102 代謝物 (すべての一意の識別子)。MPLEx プロトコルは脂質代謝12,13,14,15,16,17,18 の一般的な抽出のために確立されています。 ,,1920,
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それは、すべてではない所が同じ利用可能な機器特定のメソッドは、たとえば散のステップを合わせることができるので注意してください。ここで我々 はボルテックスと sonicating、ただし 50 mL の大きいビード ビーターの使用動作を使用します。-105 ° C のコレクターの温度とエアカーテンを使用できない場合は、窒素気流下におけるサンプルを乾かすことができます。また土壌の種類が大きく異なるし、砂、シルト、粘土、泥炭、およびローム (など) を含めることができます、彼らは、pH、塩分、有機物の豊かさによっても変わることができます。柔軟に対応するときに必要な調整を行うことが重要ですので、それぞれこれらの差異のプロトコル上影響を持つことができます。ただし、比と割合が同じままが重要です。
MPLEx プロトコルは、多数の生物学的および環境システムとマルチ弔土壌微生物群集の解析を有効にする機能のアプリケーションの偉大な約束を示しています。多様なシステムの他の抽出のプロトコル MPLEx の前の比較には、ペプチド重複10の高...
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著者は、彼らは競合する金銭的な利益があることを宣言します。
著者らは、彼について数字を準備ネイサン ジョンソンを感謝したいです。この研究は、米国エネルギー省のオフィスの生物学・環境研究 (ゲノム科学プログラム)、移行 (ミント) 研究室研究開発の内細菌叢解析によって資金を供給されるパン オミックス プログラムによって支えられました。イニシアチブは、国家機関の健康国立環境衛生研究所 (R01 ES022190) と同様、太平洋の北西国立研究所で、NIH (P42 ES027704)。KEBJ は、R21 HD084788 新規マルチ弔抽出技術開発する金融支援を感謝したいです。この作品で、w. r. ワイリー環境分子科学研究所 (EMSL)、DOE 国立科学ユーザー施設で太平洋の北西国立研究所 (なり) を行った。なり、マルチ プログラム国立研究所契約 DE AC06 76RL01830 下 DOE のバテルが運営。
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| 名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント |
|---|---|---|---|
| クロロホルム | Sigma-Aldrich | 650498-20°Cで保存されています。C !注意クロロホルムは、急性の潜在的な健康への影響、皮膚の炎症や化学火傷の可能性、呼吸器系への刺激、腎臓、肝臓、心臓に影響を与える可能性があります。適切な保護メガネ、衣服、手袋を着用し、ドラフトで作業します。 | |
| メタノール | Sigma-Aldrich | 34860 | -20°Cで保管されています。C !注意 メタノールは、気道、皮膚、眼の炎症を引き起こし、神経、腎臓、肝臓を損傷する可能性があります。適切な保護メガネ、衣服、手袋を着用し、ドラフトで作業します。 |
| Millipore | Milli-Q | 純水製造装置 | |
| ドデシル硫酸ナトリウム | Sigma-Aldrich | L6026 | !注意:SDSは急性毒性を引き起こし、可燃性です。皮膚、目、気道を刺激するものです。手袋と安全メガネを着用してください。 |
| 土壌タンパク質抽出キット | MoBio、NoviPure土壌タンパク質抽出キット、Qiagen | 30000-20 | |
| DL-dithiothreitol | Sigma-Aldrich | 43815 | |
| 1M Trizma HCL | Sigma-Aldrich | T2694 | |
| Trichloroacetic acid | Sigma-Aldrich | T0699 | !注意 TCAは腐食性で毒性があり、皮膚の火傷を引き起こす可能性があります。手袋と安全メガネを着用してください。 |
| アセトン | Sigma-Aldrich | 650501-20°Cで保存されています。C !注意:アセトンは気道や皮膚、目の炎症を引き起こす可能性があります。可燃性の液体と蒸気。安全メガネ、手袋、白衣を着用し、ドラフトで作業します。 | |
| 尿素 | シグマ-アルドリッチ | 208884 | !注意尿素は目や皮膚を刺激する、手袋や安全メガネを使用してください |
| 重炭酸アンモニウム | フルーカ | 09830 | |
| トリプシン | プロメガ | V528A | 20µgバイアルビ |
| シンコニン酸タンパク質アッセイキット | ピアス | 23227 | |
| 酸アンモニウム | Sigma-Aldrich | 09735 | |
| トニトリル | Sigma-Aldrich | 34998 | !注意:アセトニトリルは皮膚や目を刺激するものです。引火性が高い。手袋と安全メガネを着用してください。ヒュームフードで作業します。 |
| トリフルオロ酢酸 | Sigma-Aldrich | T6508 | !注意 TFAは、皮膚への接触、目への接触、摂取、吸入の場合に非常に危険です。特に目、口、気道の粘膜に組織損傷を引き起こす可能性があります。皮膚に付着すると火傷を負うことがあります。手袋、白衣、安全メガネを着用し、ドラフトで作業してください。 |
| メトキシアミン塩酸塩 | Sigma-Aldrich | 226904 | !注意 メトキシアミン塩酸塩は、重度の火傷や目に深刻な損傷を引き起こし、皮膚接触による感作を引き起こす可能性があります。安全メガネ、手袋、白衣を着用し、ドラフトで作業してください。 |
| ピリジン | シグマ-アルドリッチ | 270970 | !注意ピリジンは、皮膚や目の炎症、中枢神経系のうつ病を引き起こす可能性があります。蒸気はフラッシュ火災を引き起こす可能性があります。安全メガネ、手袋、白衣を着用し、ドラフトで作業してください。 |
| N-メチル-N-(トリメチルシリル)トリフルオロアセトアミドと1%トリメチルクロロシラン | Sigma-Aldrich | 69478 | !注意 MSTFA + 1% TMCS は、皮膚の腐食、深刻な眼の損傷、および特定の標的臓器の毒性を引き起こす可能性があります。可燃性の液体と蒸気。安全メガネ、手袋、白衣を着用し、ドラフトで作業してください。 |
| 塩化カリウム | Sigma-Aldrich | P9541 | |
| Milli-Q 浄水システム | ミリポア | モデル MPGP04001 | |
| ボルテック | ス・サイエンティフィック・インダストリー | SI-0236 | ボルテックス・ジーニー 2 |
| プローブ ソニケーター | フィッシャーブランド | モデル FB505 | |
| 冷蔵遠心分離機 | エッペンドルフ | モデル 5810R | |
| 50mLチューブスイングバケットローター | エッペンドルフ | A-4-44 | |
| 50mL 固定角ローター | エッペンドルフ | FA-45-6-30 | |
| 天秤 | OHAUS | model V22PWE150IT | |
| セロジカルピペットコントローラー | エッペンドルフ | 12-654-100 | |
| 10mL, 25mL ガラスセロジカルピペット | フィッシャーブランド | 13-678-27F, 13-678-36D | |
| サーモミキサーサーモトップ | 付き エッペンドルフ | 5382000015、5308000003 | |
| 0.9 – 2.0 mm ブレンド ステンレス鋼ビーズ | NextAdvance | SSB14B | |
| 0.15 mm ガーネットビーズ | MoBio | 13122-500 | |
| マグネティックスタープレート | FisherBrand | 11-100-16SH | |
| マグネティックスターバー | FisherBrand 14512130 | ||
| pH ペーパーストリップ、pH範囲 0–14 | FisherBrand | M95903 | |
| 15mL、50mL円錐形ポリプロピレン遠心分離管 | Genesee Scientific | 21-103 21-108 | クロロホルム対応 |
| 50mL ボルテックスアタッチメント | MoBio | 13000-V1-50 | |
| アイスバケツ | FisherBrand | 02-591-44 | |
| 27.25x70mm ガラスバイアル | FisherBrand | 03-339-22K | |
| 呼吸より簡単なプレート膜 | 中西部科学 | BERM-2000 | |
| アルコールワイプ | 多様化 バイオテクノロジー | BPWP-1000 | |
| ヒーターシェーカー インキュベーター | ベンチマーク、インキュシェーカー ミニ | ||
| アナログ ロティサリー チューブ ローテーター | SoCal BioMed, LLC | 82422001 | |
| Filter-Aided-Sample-Prep キット | FASP;Expedeon | 44250 | |
| マイクロプレートリーダー | Biotek、EPOCH-20 | ||
| °C フリーザー | フィッシャー | 13986149-80 | |
| °C フリーザー | スターリング 超低温 | SU78OUE | |
| Q-Exactive イオントラップ質量分析計 | Thermo Scientific | ||
| Agilent 7890A ガスクロマトグラフとシングル四重極の組み合わせ5975C質量分析計 | Agilent Technologies, Inc. | ||
| LTQ-Orbitrap Velo | Thermo Scientific | ||
| Waters NanoEquityTM UPLC システム | マサチューセッツ州 | ||
| 250mL メディアボトル | FisherBrand | 1395-250 | |
| ウォーターズバイアル | Waters | 186002805 | |
| Glass MS サンプルバイアルおよびインサート | MicroSolv | 9502S-WCV、9502S-02ND | |
| ガラスHPLCバイアルとスナップキャップ | MicroSolv | 9512C-0DCV, 9502C-10C-B | |
| HPLC 96ウェルプレート | Agilent | 5042-6454 | |
| 大型ガラスバイアル 27.25x70mm | FisherBrand | 03-339-22K | |
| 凍結乾燥機 | Labconco | 7934021 | |
| ポリッシュステンレススチールフラットヘッドスパチュラ | スプーニュラ;FisherBrand | 14-375-10 | |
| Kim wipes | Kimberly-Clark | 34721 | |
| XBridge C18, 250x4.6 mm, 5 μM 4.6x20 mm ガードカラム | Waters | 186003117、186003064 | |
| Agilent 1100 シリーズ HPLC システム | Agilent Technologies | G1380-90000 | |
| 1.7mL 遠心分離管 | Sorenson | 11700 | |
| Hamilton ガラスシリンジ、5mL、50µLおよび250µL | Hamilton | 81517、80975、81175 | |
| ツールピペットFisherBrand | 13-678-20A | ||
| パスツールピペット電球 | Sigma-Aldrich | Z111597 | |
| バス超音波処理機 | ブランソン1800超音波洗浄機 | ||
| 真空遠心分離 | Labconco Centrivap耐酸性濃縮器システム | ||
| MicroSpinカラム、C18シリカ | ネストグループ | SEMSS18V |
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