가스 크로마토그래피 - 경산호 시료의 질량분석법 기반 표적 대사체학

요약

여기에서는 가스 크로마토그래피-질량 분석 분석을 위해 산호 홀로비온트에서 극성 및 반극성 대사 산물의 추출 및 준비와 분리된 산호 숙주 조직 및 Symbiodiniaceae 세포 분획을 제시합니다.

초록

가스 크로마토그래피-질량분석법(GC-MS) 기반 접근법은 자포동물-와편모충 공생의 대사 기초와 산호가 스트레스에 어떻게 반응하는지(즉, 온도로 인한 표백 중)를 설명하는 데 강력한 것으로 입증되었습니다. 자포동물 숙주와 관련 미생물(Symbiodiniaceae 및 기타 원생생물, 박테리아, 고세균, 곰팡이 및 바이러스)로 구성된 산호 홀로비온트의 정상 상태 대사 산물 프로파일링은 산호의 전체적인 대사 상태를 특성화하기 위해 주변 및 스트레스 조건에서 성공적으로 적용되었습니다.

그러나 공생 상호 작용을 둘러싼 질문에 답하려면 산호 숙주와 조류 공생체의 대사 산물 프로필을 독립적으로 분석해야 하며, 이는 조직의 물리적 분리 및 분리에 의해서만 달성될 수 있으며 독립적인 추출 및 분석이 뒤따릅니다. 대사체학의 적용은 산호 분야에서 비교적 새로운 것이지만, 연구 그룹의 지속적인 노력으로 산호 숙주 조직과 조류 공생체의 분리를 포함하여 산호의 대사 산물을 분석하는 강력한 방법이 개발되었습니다.

이 백서는 고려해야 할 주요 최적화 단계를 포함하여 GC-MS 분석을 위한 홀로비온트 분리 및 대사 산물 추출에 대한 단계별 가이드를 제공합니다. 우리는 일단 독립적으로 분석되면 두 분획(산호 및 공생충과)의 결합된 대사 산물 프로필이 전체(홀로비온트)의 프로필과 유사하지만 조직을 분리함으로써 전체만으로는 얻을 수 없는 두 파트너의 대사 및 상호 작용에 대한 주요 정보를 얻을 수 있음을 보여줍니다.

서문

대사 산물은 세포 과정의 최종 산물을 나타내며, 대사체학(metabolomics)은 특정 유기체 또는 생태계에서 생산되는 대사 산물 모음에 대한 연구로 유기체 기능의 직접적인 측정을 제공할 수 있습니다¹. 이는 생태계, 공생적 상호작용 및 복원 도구를 탐색하는 데 특히 중요한데, 대부분의 관리 전략의 목표는 특정 생태계 서비스 기능을 보존(또는 복원)하는 것이기 때문이다². 산호초는 공생적 상호작용을 규명하고 산호의 생리적 반응을 군집 수준 및 생태계 수준의 영향과 연결하기 위한 대사체학의 잠재적 가치를 보여주는 하나의 수생 생태계이다³. 고처리량 가스 크로마토그래피-질량분석법(GC-MS)의 응용 분야는 높은 선택성과 감도로 광범위한 대사산물 클래스를 동시에 신속하게 분석하고, 스펙트럼 라이브러리를 사용할 수 있을 때 신속한 화합물 식별을 제공하며, 상대적으로 낮은 시료당 비용으로 높은 수준의 재현성과 정확도를 제공할 수 있기 때문에 특히 가치가 있습니다.

산호는 산호 동물, 광합성 와편모충 내공생체(과: Symbiodiniaceae⁴) 및 복잡한 마이크로바이옴

프로토콜

참고: 실험 설계, 샘플 수집 및 보관은 2,30,31의 다른 곳에서 자세히 설명되었습니다. 야생 산호 채취에 대한 허가 승인은 채취 및 실험 전에 받아야 합니다. 이곳의 샘플은 바타비아 산호 농장(워싱턴 주 제럴턴)에서 수입된 몬티포라 몰리스(Montipora mollis, 녹색 형태) 군락에서 채취한 것으로, 원래는 양식 허가 AQ1643에 따라 수심 1m의 아브로로스 제도(Abrohlos Islands; 28°52'43.3"S 114°00'17.0"E)의 암초에서 채취한 것입니다. 샘플링 전에 콜로니는 35 PSU의 800 L 수족관에서, 150 μmol 광자·m−²·s⁻¹의 청색광 및 백색광 아래에서, 그리고 25 °C ± 0.5 °C에서 3개월 동안 보관되었습니다. 산호 조각(~^5cm2, N=6)을 액체 질소에서 급속 냉동하고 처리할 때까지 -80°C에서 보관하였다.

1. 추출 용액 및 장비의 준비

1. 산호 조직 제거 최소 1일 전에 추출 용액과 장비....

토론

숙주와 공생체의 분리는 간단한 원심분리를 통해 쉽고 빠르게 달성할 수 있으며, 여기의 결과는 분획을 분리하는 것이 특정 홀로비온트 구성원 기여를 나타내는 귀중한 정보를 제공할 수 있음을 보여주며, 이는 산호 건강의 기능적 분석에 기여할 수 있습니다. 성체 산호에서, 지질 합성은 주로 상주 조류 공생체(40)에 의해 수행되는데, 이 공생체는 지질(예를 들어, 트리아실글리세롤 및 인?.......

자료

Name	Company	Catalog Number	Comments
100% LC-grade methanol	Merck	439193	LC grade essential
2 mL microcentrifuge tubes, PP	Eppendorf	30121880	Polypropylene provides high resistance to chemicals, mechanical stress and temperature extremes
2030 Shimadzu gas chromatograph	Shimadzu	GC-2030
710-1180 µm acid-washed glass beads	Merck	G1152	This size is optimal for breaking the Symbiodiniaceae cells
AOC-6000 Plus Multifunctional autosampler	Shimadzu	AOC6000
Bradford reagent	Merck	B6916	Any protein colourimetric reagent is acceptable
Compressed air gun	Ozito	6270636	Similar design acceptable. Having a fitting to fit a 1 mL tip over is critical.
DB-5 column with 0.25 mm internal diameter column and 1 µm film thickness	Agilent	122-5013
DMF	Merck	RTC000098
D-Sorbitol-6-13C and/or 13C5–15N Valine	Merck	605514/ 600148	Either or both internal standards can be added to the methanol.
Flat bottom 96-well plate	Merck	CLS3614
Glass scintillation vials	Merck	V7130	20 mL, with non-plastic seal
Immunoglogin G	Merck	56834	if not availbe, Bovine Serum Albumin is acceptable
Primer		v4
R		v4.1.2
Shimadzu LabSolutions Insight software		v3.6
Sodium Hydroxide	Merck	S5881	Pellets to make 1 M solution
tidyverse		v1.3.1	R package
TissueLyser LT	Qiagen	85600	Or similar
TQ8050NX triple quadrupole mass spectrometer	Shimadzu	GCMS-TQ8050 NX
UV-96 well plate	Greiner	M3812
Whirl-Pak sample bag	Merck	WPB01018WA	Sample collection bag; Size: big enough to house a ~5 cm coral fragment, but not too big that the water is too spread