Summary

Singel-genomströmning kompletterande högupplösta analysmetoder för kännetecknar komplexa naturliga organiska ämnen blandningar

Published: January 07, 2019
doi:

Summary

Det här protokollet beskriver en enda genomströmning för kompletterande analytiska och omics tekniker som kulminerade i en fullt inkopplade karakterisering av naturligt organiskt material och mikrobiell proteomik i olika ekosystem. Denna metod tillåter robust jämförelser för att identifiera metaboliska vägar och transformationer som är viktiga för att beskriva växthus gasproduktion och förutsäga Svaren till miljöförändringar.

Abstract

Naturliga organiska ämnen (NOM) består av en mycket komplex blandning av organiska föreningar som historiskt har visat sig svårt att karakterisera tusentals. Men för att förstå de termodynamiska och kinetiska kontrollerna på greenhouse gas (koldioxid [CO2] och metan [CH4]) produktion som härrör från nedbrytning av NOM, tillsammans en molekylär nivå karakterisering med mikrobiell proteomet analyser är nödvändiga. Klimat- och miljöförändringar förväntas dessutom stör naturliga ekosystem, potentiellt upprörande komplexa interaktioner som påverkar både leverans av organiskt substrat och mikroorganismer utför omformningarna. En detaljerad molekylär karakterisering av organiskt material, mikrobiell proteomik, och spridningsvägar och transformationer som organiskt material bryts ner blir nödvändigt att förutsäga riktningen och omfattningen av effekterna av miljöförändringar. Denna artikel beskriver en metodologisk genomströmning för omfattande metabolit karakterisering i ett enda prov av direktinsprutning Fourier transform ion cyclotron resonance masspektrometri (FTICR-MS), gaskromatografi-masspektrometri (GC-MS), kärnmagnetisk resonans (NMR) spektroskopi, vätskekromatografi masspektrometri (LC-MS) och proteomik analys. Detta synsätt resulterar i en helt inkopplade datamängd som förbättrar statistiska förtroende för inferring vägar av organiskt material nedbrytning, den resulterande CO2 och CH4 produktion priser och deras svar på miljömässiga störning. Här presenterar vi resultatet av tillämpningen av denna metod att NOM prover som tagits från torvmarker; protokollet är dock tillämpliga på varje NOM prov (t.ex. torv, skogsklädda jordar, Marina sediment, etc.).

Introduction

Globalt, beräknas våtmarker innehålla 529 Pg av kol (C), mestadels som ekologisk C begravd i torv insättningar1. För närvarande fungerar sådana torvmarker som C nettosänka, komplexbildare 29 Tg C y-1 i Nordamerika ensam1. Dock miljöstörningar såsom dränering, bränder, torka och varmare temperaturer kan kompensera denna C sjunka genom att öka organiskt nedbrytning vilket resulterar i ökad C förluster via växthusgaser (koldioxid [CO2] och metan [CH4]) produktion1,2. Klimatförändringar kan bidra till C förlust om varmare temperaturer eller torktumlare villkor stimulerar snabbare C nedbrytning av mikroorganismer. Alternativt, högre temperaturer och luften CO2 koncentrationer kan stimulera primära produktionen för att binda mer CO2 som organiskt kol (OC). I vilken utsträckning och hur snabbt det OC bryts sedan in CO2 och CH4 beror på de komplexa interaktioner mellan de elektron donator substratesna, tillgången på Elektronacceptorer och de mikroorganismer som medla den omvandling. I många fall mekanismerna är inte välkarakteriserad, således deras svar på miljömässiga störningar är inte väl begränsade och det är fortfarande oklart hur resultatet av klimatförändringarna kommer att påverka kolbalans i torvmark ekosystem.

Den komplicerade karaktären av naturligt organiskt material (NOM) har gjort att även identifiera de organiska föreningarna som finns i NOM blandningarna historiskt svårt. Senaste framsteg har kraftigt förbättrat vår förmåga att karakterisera föreningar som traditionellt och, i viss utsträckning fortsätta att betraktas som motsträviga humus eller fulvic föreningar3,4,5. Nu förstår vi att många av dessa föreningar är faktiskt mikrobiellt tillgänglig och kan brytas om en lämplig terminal Elektronacceptor (TEA) görs tillgänglig6,7. Beräkna det nominella oxidationstillståndet av kol (NOSC) förening ger ett mätvärde för att förutsäga risken för nedbrytning och av te krävs energiutbyte. Det kräver dock en molekylnivå karakterisering av organiskt material7. NOSC beräknas från molekylformel via följande ekvation7: NOSC = − ((−z + 4(#C) + (#H) − 3(#N) − 2(#O) + 5(#P) − 2(#S)) / (#C)) + 4, där z är nettoladdningen. NOSC är korrelerad med den termodynamiska drivande kraft8, vari föreningar med högre NOSC är lättare att bryta ned, medan föreningar med lägre NOSC kräver allt mer energisk teer för att minskas. Föreningar med NOSC mindre än −2 kräver en hög energi ger teer såsom O2, nitrat eller MnIV, och kan inte brytas ned av vanligt förekommande lägre energi ger teer såsom FeIII eller sulfat7. Detta är en viktig faktor i vattendränkt syrefria förhållanden i våtmarker där O2 och andra hög energi ger teer är knappa9 och nedbrytningen av lägre NOSC föreningar under dessa förhållanden är därför thermodynamically begränsad. Miljömässiga störning kan påverka ekosystemet genom hydrologiska förändringar som påverkar O2 (den mest energiska Elektronacceptor), förändringar i organiskt substrat och Elektronacceptorer tillgängliga termodynamiska tillstånd av primär produktion, och i mindre utsträckning av temperatur. Ett viktigt exempel temperatur effekter i våtmark system uppstår när det gäller avvägningen som uppstår mellan homoacetogenesis (dvs, acetat produktion från CO2 och H2) och hydrogenotrophic () methanogenesis dvs, CH4 produktion från CO2 och H2). Vid låga temperaturer verkar det homoacetogenesis något gynnas, medan varmare temperaturer gynnar CH4 produktion10. Denna temperatur effekt kan få viktiga konsekvenser för svar av ekosystem till förändrade klimat, som CH4 är en mycket starkare växthusgas än CO211 och därmed ökande produktion av CH4 på bekostnad av CO2 vid varmare temperaturer kan bidra till en positiv feedback med klimatuppvärmningen.

Torvmarker producera globalt betydande mängder CO2 och CH46via mikrobiell respiration av naturligt förekommande organiska materia. NOSC av de organiskt kol substratesna bestämmer den relativa andelen CO2: CH4 produceras som är en kritisk parameter på grund av den högre strålnings tvinga CH4 jämfört med CO211, men också eftersom modellering ansträngningar har identifierat detta förhållande som en kritisk parameter för att uppskatta C flux i torvmarker12. I avsaknad av terminal Elektronacceptorer än CO2, det kan visas av elektron balans att organiska C substrat med NOSC > 0 kommer producera CO2: CH4 > 1, ekologisk C med NOSC = 0 producerar CO2 och CH4 i equimolar ratio och organiska C med NOSC < 1 kommer att producera CO2: CH4 < 113. Nedbrytning av OC i naturliga ekosystem medieras av mikroorganismer, så att även när nedbrytning av en särskild förening är thermodynamically genomförbart, det är kinetiskt begränsas av aktiviteten av mikrobiella enzymer och under syrefria förhållanden, genom den termodynamiska drivkraft (dvsNOSC)7. Tills nu har det varit en utmaning att fullt karakterisera organiskt material eftersom mångfalden av föreningar som finns kräver olika kompletterande tekniker för deras karakterisering. Senaste framstegen har minskat gapet; med hjälp av en uppsättning analytiska tekniker kan vi analysera ett stort utbud av organiska föreningar som tillhandahåller molekylnivå karakterisering och, i vissa fall kvantifiering, från små primära metaboliter som glukos upp till 800 Da poly-föreningar. Tidigare skulle sådana stora komplexa molekyler ha präglats helt enkelt som lignin-liknande eller tannin-liknande och antas ha varit motsträviga. Molekylär nivå karakterisering, tillåter dock beräkningen av NOSC för även dessa stora komplexa molekyler. Dessa NOSC värden är linjärt korrelerade med de termodynamiska drivkraft som möjliggör en bedömning av kvaliteten på organiskt material tillgängligt för nedbrytning, som i många fall avslöjar att dessa komplexa molekyler kan faktiskt vara mikrobiellt nedbrytbara även under syrefria förhållanden som råder i våtmarker.

Eftersom införandet av O2 tillåter organiskt material av nästan alla naturligt observerade NOSC värden att brytas, fokuserar häri vi på förändringar i organiskt material och mikrobiell proteomik som sannolikt är de främsta drivkrafterna i våtmark (dvs. begränsade O2) system. Alla de tekniker som vi kommer att diskutera kan dock tillämpas på organiskt material från alla ekosystem. Vanligen, bulk mätningar baserat på optisk och fluorescens analyser har använts för att bedöma organiskt material kvalitet3,14. När du använder bulk mätningar som dessa, men går fina detaljer förlorade som ett stort antal molekyler kategoriseras tillsammans under generiska termer som humics eller fulvics. Definitionerna av dessa kategorier är inte väl begränsade och, i själva verket kan variera från studie till studie gör jämförelser omöjligt. Ytterligare, bulk mätningar inte ger de molekylära uppgifter som är nödvändiga för beräkning av termodynamiken styr systemet och därför inte når att verkligen bedöma organiskt material kvalitet15.

Enskilda tekniker såsom Fourier transform ion cyclotron resonance masspektrometri (FTICR-MS), kärnmagnetisk resonans (NMR) spektroskopi, gaskromatografi massa masspektrometri (GC-MS) och vätskekromatografi masspektrometri (LC-MS) gör tillhandahålla sådan molekylär nivå detalj. Medan var och en av dessa tekniker presenterar sina egna begränsningar, föra de också sina egna styrkor som kan utnyttjas i en integrerad strategi att uppnå på molekylär detaljnivå som krävs för att kvantifiera organiskt material kvalitet i en rigorös termodynamisk mening . GC-MS är användbara för att identifiera kritiska små metaboliter som sannolikt kommer att påverka proximala CO2 och CH4 produktion (t.ex., glukos, acetat, etc.); dock GC-MS kräver verifiering mot en standard och är därför begränsad till redan kända föreningar som finns i databasen att förhindra identifiering av nya föreningar. GC-MS är dessutom en semi kvalitativa teknik tillåter inferens om förändringar i relativa koncentrationer, men som inte tillhandahåller den faktiska koncentration informationen som behövs för att beräkna Gibbs fria energi till exempel. Slutligen, GC-MS kräver derivatisering av molekyler före analys som begränsar upplösning för föreningar som är mindre än ~ 400 Da och flyktiga alkoholer förloras under torkning steg.

Endimensionell (1D) 1H flytande tillstånd NMR tillåter mycket kvantitativa karakterisering av små metaboliter (inklusive primära små molekylvikt metaboliter och flyktiga ämnen som alkoholer, acetat, aceton, formate, pyruvat, succinat, kortkedjade fettsyror, liksom en rad kolhydrater notoriskt frånvarande eller komprometterad från MS-baserade metoder) och deras koncentrationer är särskilt användbara för beräkning av termodynamiska parametrar. Men som GC-MS, 1D NMR av komplexa blandningar kräver standardisering i förhållande till en databas och därför ensam tillåter inte enkel identifiering av nya föreningar som kan förväntas vara rikligt i komplexa naturliga och föränderliga ekosystem. Dessutom NMR är mindre känsligt än de MS-baserade teknikerna och därför kvantitativa metabolit profilering uppnås endast över 1 µM med hjälp av NMR system utrustade med helium-cooled kalla-sonder. Inte uppskattad, vissa NMR kalla-prober är salt-toleranta och möjliggöra miljömässiga blandning analys i närvaro av millimolar salt koncentrationerna när den används i mindre diameter (< 3 mm ytterdiameter) prov rör16. Ytterligare en komplikation av NMR är dock att stora mängder paramagnetiska metaller och mineraler (t.ex., Fe och Mn över 1-3 wt %), som kan vara rikligt i höglänta jordar, kan bredda spektrala funktioner och komplicerar tolkningen av NMR spectrana . Med fasta fasen extraktion (SPE) kan medhjälpare i tolkningen av både NMR- och MS-baserad metabolomik metoder genom att minska mineralsalter och ökande spektrala kvalitet.

FTICR-MS genom direkt injektion är en mycket känslig teknik som kan detektera tiotusentals av metaboliter från ett enda prov, men det har inte fånga de kritiska små metaboliterna som acetat, pyruvat och succinat och är notoriskt svårt att för socker och andra kolhydrater17, inte heller ger kvantitativ information. Men till skillnad från andra tekniker, FTICR-MS utmärker på att identifiera och tilldela nya föreningar molekylformel och därför identifierar det största antalet föreningar som ger mer molekylär information än någon av de andra beskrivna teknikerna. Detta är användbart eftersom molekylär uppgifter från FTICR-MS (och andra tekniker) kan användas för att beräkna NOSC som är relaterad till den termodynamiska drivkraften som styr sannolikheten för vissa reaktioner8 och deras priser under vissa villkor7. Dessutom av koppling FTICR-MS med separation tekniker, såsom LC tillsammans med tandem MS, kan kvantitativa strukturella uppgifter uppnås, kvittning några av nackdelarna med denna teknik. LC-MS är användbart för att identifiera lipid-liknande föreningar och andra metaboliter som inte är väl kännetecknas av någon av de andra metoderna. Koppling LC FTICR-MS eller LC-MS med en bråkdel samlare och samla fraktioner av specifika okända sevärdheter för strukturella klarläggande av tvådimensionella (2D) flytande tillstånd NMR är den idealiska situationen för att identifiera och kvantifiera okänd föreningar18 ,19. Detta är dock ett mycket tidskrävande steg som kan användas om och när det behövs. Tagit individuellt, var och en av dessa tekniker ger en olika ögonblicksbild av organiskt material och genom att integrera dem, vi kan uppnå en mer fullständig förståelse än att använda någon av teknikerna i isolering.

Medan de termodynamiska övervägandena anges de ultimata begränsningarna på vilka förändringar är möjliga i ett system, medieras organiskt nedbrytning av mikroorganismer vars Enzymaktiviteter styra reaktion priser. Således helt förstå kontrollerna på nedbrytning av organiskt material och slutligen växthus gas (CO2 och CH4) produktion från våtmarker kräver ett integrerat omics förhållningssätt till karaktärisera de mikrobiella Enzymaktiviteter samt metaboliterna. I den här artikeln beskriver vi en metod för att uppnå en sådan omfattande analys från ett prov med en sekventiell metod som resulterar i en helt ihopkopplade analys. Detta synsätt expanderar på metabolit, protein och lipid utvinning (MPLex) protokoll där proteomik var förenat med GC-MS och LC-MS20 för att identifiera små metaboliter, proteiner och lipider genom att införliva kvantitativa metaboliten via NMR och identifiering av större sekundära metaboliter via FTICR-MS. något olika till MPLex, vi börjar i protokollet med en vatten extraktion och sedan använda sekventiell extraktion med allt icke-polära lösningsmedel. Alla extraktioner görs på ett enda prov som sparar prov när volymerna är begränsad eller svårt att få och minskar experimentella fel infördes genom variation bland alikvoter från heterogena provmatriser (t.ex., jord och torv) eller skillnader i villkor för förvaring och varaktighet.

Slutligen, genom koppling OM analyserna med proteomik analys av mikrobiell gemenskapen, kan vi bygga metaboliska nätverk som beskriver vägar och omvandling av organiskt material nedbrytning. Detta tillåter oss att testa specifika hypoteser om hur störningar i systemet kommer att påverka ultimate CO2 och CH4 produktion genom ändring av de tillgängliga organiska substratesna, Elektronacceptorer och de mikrobiella samhällena medla den reaktioner via aktiviteten av enzymet katalysatorer.

Det övergripande målet med denna metod är att ge ett enda genomströmning protokoll för att analysera metaboliter, lipider och mikrobiell proteiner från ett enda prov som därmed skapar en helt ihopkopplade datamängd för att bygga metaboliska nätverk medan begränsande analytiska fel .

Protocol

1. sekventiell utvinning av organiskt material från jord, sediment eller torv Samla in jord, sediment eller torv via coring och dela upp kärnor enligt hypotesen testas (t.ex., djup). Store prover i polytetrafluoreten belagda behållare och frysa vid-80 ° C för lagring före analys.Obs: Cirka 25 mg C behövs för detta protokoll. För torv (vanligen 45% C) krävs 50 mg torkade torven. Större mängder prov kan behövas för låg organiska prover som mineraliska eller skogsklädda högla…

Representative Results

Vi utförde protokollet beskrivs kompletterande analys och jämfört torv med djup i S1 mossen i Gran- och torvmarker svar Under ändra miljöer (Gran) webbplats i Minnesota, USA. Dessa resultat är jämfört med de från en permafrost bog och fen från norra Sverige att visa hur platser kan variera inom metabolit och enzym. Vi identifierat 3.312 enzymer i proteomik analys. En analys av enzymer verksamhet med djup visar att antalet enzymer avtar kraftigt mellan 15 cm och 45 cm i SPRUCE mossen (figur …

Discussion

Singel-genomströmning, fullt-kopplade analys ström används för att karakterisera metaboliter och proteomet ger insikter om de vägar genom vilka C cykling sker i ett komplext ekosystem. Jord och torv är heterogena matriser, och därför en av de kritiska steg av denna metod uppstår i de tidigaste steg för att säkerställa att start torv eller jord material är mycket homogent. Det är bättre att slipa provet samt aggregat kan minska utvinning effektivitet. Detta är ett särskilt problem för aggregerade jordar …

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Vi vill tacka J.P. Chanton, J.E. Kostka och M.M. Kolton för hjälp med att samla in torv prover. Delar av detta arbete genomfördes vid miljömässiga Molecular Sciences Laboratory, en DOE Office av vetenskap användaren anläggning sponsras av Office av biologiska och miljöforskning. PNNL drivs av Battelle för DOE under kontrakt DE-AC05-76RL01830. Detta arbete fick stöd av US Department of Energy, Office of Science och Office av biologiska och miljömässiga forskning (bidrag: DE-AC05-00OR22725, DE-SC0004632, DESC0010580, DE-SC0012088 och 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

  1. Bridgham, S. D., Megonigal, P. J., Keller, J. K., Bliss, N. B., Trettin, C. The carbon balance of North American wetlands. Wetlands. 26 (4), 889-916 (2006).
  2. Wilson, R. M., et al. Greenhouse gas balance over thaw-freeze cycles in discontinuous zone permafrost. Journal of Geophysical Research: Biogeosciences. 122 (2), 387-404 (2017).
  3. Broder, T., Knorr, K. H., Biester, H. Changes in dissolved organic matter quality in a peatland and forest headwater stream as a function of seasonality and hydrologic conditions. Hydrology and Earth System Sciences. 21 (4), 2035-2051 (2017).
  4. Ejarque, E., et al. Quality and reactivity of dissolved organic matter in a Mediterranean river across hydrological and spatial gradients. Science of The Total Environment. 599, 1802-1812 (2017).
  5. Valenzuela, E. I., et al. Anaerobic methane oxidation driven by microbial reduction of natural organic matter in a tropical wetland. Applied and Environmental Microbiology. 83 (11), e00645-e00617 (2017).
  6. Lehmann, J., Kleber, M. The contentious nature of soil organic matter. Nature. 528 (7580), 60-68 (2015).
  7. Keiluweit, M., Nico, P. S., Kleber, M., Fendorf, S. Are oxygen limitations under recognized regulators of organic carbon turnover in upland soils?. Biogeochemistry. 127 (2-3), 157-171 (2016).
  8. LaRowe, D. E., Van Cappellen, P. Degradation of natural organic matter: A thermodynamic analysis. Geochimica et Cosmochimica Acta. 75 (8), 2030-2042 (2011).
  9. Wilson, R. M., et al. Hydrogenation of organic matter as a terminal electron sink sustains high CO2: CH4 production ratios during anaerobic decomposition. Organic Geochemistry. 112, 22-32 (2017).
  10. Ye, R., Jin, Q., Bohannan, B., Keller, J. K., Bridgham, S. D. Homoacetogenesis: A potentially underappreciated carbon pathway in peatlands. Soil Biology and Biochemistry. 68, 385-391 (2014).
  11. Neubauer, S. C., Megonigal, J. P. Moving beyond global warming potentials to quantify the climatic role of ecosystems. Ecosystems. 18 (6), 1000-1013 (2015).
  12. Ma, S., et al. Data-Constrained Projections of Methane Fluxes in a Northern Minnesota Peatland in Response to Elevated CO2 and Warming. Journal of Geophysical Research: Biogeosciences. 122 (11), 2841-2861 (2017).
  13. Conrad, R. Contribution of hydrogen to methane production and control of hydrogen concentrations in methanogenic soils and sediments. Federation of European Microbiological Societies Microbiology Ecology. 28 (3), 193-202 (1999).
  14. Cunada, C. L., Lesack, L. F. W., Tank, S. E. Seasonal dynamics of dissolved methane in lakes of the Mackenzie Delta and the role of carbon substrate quality. Journal of Geophysical Research: Biogeosciences. 123 (2), 591-609 (2018).
  15. Wilson, R. M., Tfaily, M. M. Advanced molecular techniques provide new rigorous tools for characterizing organic matter quality in complex systems. Journal of Geophysical Research: Biogeosciences. 123 (6), 1790-1795 (2018).
  16. Borton, M. A., et al. Coupled laboratory and field investigations resolve microbial interactions that underpin persistence in hydraulically fractured shales. Proceedingsof the National Academy of Sciences. 115 (28), E6585-E6659 (2018).
  17. Tang, K., Page, J. S., Smith, R. D. Charge competition and the linear dynamic range of detection in electrospray ionization mass spectrometry. Journal of the American Society for Mass Spectrometry. 15 (10), 1416-1423 (2004).
  18. Boiteau, R. M., et al. Structure Elucidation of Unknown Metabolites in Metabolomics by Combined NMR and MS/MS Prediction. Metabolites. 8 (1), 8 (2018).
  19. Walker, L. R., et al. Unambiguous Metabolite Identification in High-throughput Metabolomics by Hybrid 1DNMR/ESI MS Approach. Magnetic Resonance in Chemistry. 54 (12), 998-1003 (2016).
  20. Nicora, C. D., Burnum-Johnson, K. E., Nakayasu, E. S., Casey, C. P., White III, R. A., Roy Chowdhury, T., Kyle, J. E., Kim, Y. M., Smith, R. D., Metz, T. O., Jansson, J. K., Baker, E. S. The MPLEx Protocol for Multi-omic Analyses of Soil Samples. J. Vis. Exp. (135), e57343 (2018).
  21. Folch, J., Lees, M., Sloane-Stanley, G. H. Extraction of fatty acid. Journal of Biological Chemistry. 226, 497-509 (1957).
  22. Tolic, N., et al. Formularity: software for automated formula assignment of natural and other organic matter from ultrahigh-resolution mass spectra. Analytical Chemistry. 89 (23), 12659-12665 (2017).
  23. Kim, Y. M., et al. Diel metabolomics analysis of a hot spring chlorophototrophic microbial mat leads to new hypotheses of community member metabolisms. Frontiers in microbiology. 6, 209 (2015).
  24. Hiller, K., et al. MetaboliteDetector: comprehensive analysis tool for targeted and nontargeted GC/MS based metabolome analysis. Analytical Chemistry. 81 (9), 3429-3439 (2009).
  25. Kind, T., et al. FiehnLib: mass spectral and retention index libraries for metabolomics based on quadrupole and time-of-flight gas chromatography/mass spectrometry. Analytical Chemistry. 81 (24), 10038-10048 (2009).
  26. Kyle, J. E., et al. LIQUID: an-open source software for identifying lipids in LC-MS/MS-based lipidomics data. Bioinformatics. 33 (11), 1744-1746 (2017).
  27. Kanehisa, M. Enzyme annotation and metabolic reconstruction using KEGG. Protein Function Prediction: Methods and Protocols. 1611, 135-145 (2017).
  28. Van Krevelen, D. W. Graphical-statistical method for the study of structure and reaction processes of coal. Fuel. 29, 269-284 (1950).
  29. Hodgkins, S. B., et al. Changes in peat chemistry associated with permafrost thaw increase greenhouse gas production. Proceedings of the National Academy of Sciences. 111 (16), 5819-5824 (2014).

Play Video

Cite This Article
Tfaily, M. M., Wilson, R. M., Brewer, H. M., Chu, R. K., Heyman, H. M., Hoyt, D. W., Kyle, J. E., Purvine, S. O. Single-throughput Complementary High-resolution Analytical Techniques for Characterizing Complex Natural Organic Matter Mixtures. J. Vis. Exp. (143), e59035, doi:10.3791/59035 (2019).

View Video