작가 네이 선 존슨 수치 준비에 그의 원조에 대 한 감사 하 고 싶습니다. 이 연구는 미국 에너지 부의 사무실의 생물학과 환경 연구 (게놈 과학 프로그램), 전환 (민트) 실험실 감독 연구 개발에 Microbiomes에 의해 투자 되는 팬-omics 프로그램에 의해 지원 되었다 퍼시픽 노스 웨스트 국립 연구소, 국가 연구소의 건강 국립 연구소의 환경 건강 과학 (R01 ES022190)에서 이니셔티브와 NIH (P42 ES027704). KEBJ는 R21 HD084788 개발 하 고 새로운 멀티-omic 추출 기법 검증 재정 지원에 대 한 감사 하 고 싶습니다. 이 작품에는 W. R. 윌 환경 분자 과학 실험실 (EMSL), 미상 국가 과학적인 사용자 시설 평화로운 북 서 국립 연구소 (PNNL)에서 수행 되었다. PNNL은 Battelle 계약 드-AC06-76RL01830에서 DOE에 대 한 운영 하는 멀티 프로그램 국립 연구소 이다.

참고: 매우 젖은 토양 이전 효과에 손해 없이 추출 추출의 lyophilized 수 있습니다. 젖은 토양 또한 사용 될 수 있지만 특정 비율에 시 약을 추가할 때 고려해 야 합니다.
참고:이 좋습니다 추출, 두 50 mL 튜브 (최대 50 mL 튜브 당 10 g 토양) 사이 분할 한다 당 건조 한 토양 중량의 20 g을 사용 하 여. 추출 또는 사용 가능한 샘플에 따라 다름 아래로 확장할 수 있습니다.
참고: 건조 한 토양 샘플 균질 하 고 작은 뿌리와 바위를 제거 하기 위해 3 m m 스크린을 통해 sieved 될 수 있습니다. 샘플 화면에 붙어 얻을 것 이다 젖은 토양 샘플을 체질 하지 마십시오.
1. 토양 세포 세포의 용 해 및 대사, 단백질, 지질 (타이밍 ~ 1 d)의 추출
<ol><li>20 g 토양 샘플 당 메탄올/클로 프롬 호환 되는 두 개의 별도 50 mL 튜브에 10 g를 무게. 조심 선택, 튜브와 함께 클로 프롬 샘플 오염 대부분 플라스틱 거르는 것으로 합니다. 유리를 사용 하 여 언제 든 지 가능한 또는 플라스틱 튜브 폴 리 프로필 렌 또는 소계 (PTFE)에서 만든. 참고: 계속 멋진 얼음 토양 초기 무게 및 균질 단계 동안 가능한.</li>
	<li>각 튜브를 클로 프롬 씻어 스테인레스 스틸과 가닛 구슬의 10 mL를 추가 합니다. 얼음, 차가운 초순의 4 개 mL를 추가 물 (정화 시스템에 대 한 재료의 표 참조) 각 관 (2 개의 관 사이 한 샘플 분할)와 증기 두건으로 얼음 양동이에 샘플을 전송.</li>
	<li>25 mL 유리 혈 청 학적인 피 펫을 사용 하 여, 신속 하 게 얼음 처럼 차가운 2:1 클로 프롬: 메탄올 (v/v) 20 mL를 추가 합니다. 주의: 클로 프롬: 메탄올은 급성 잠재적 건강 영향: 피부 자극, 가능한 화학 화상, 및 호흡 체계에 자극. 그것은 신장, 간, 그리고 심 혼 영향을 미칠 수 있습니다. 적합 한 보호 안경, 의류, 장갑, 착용 하 고 항상 증기 두건에서 작동.</li>
	<li>솔루션으로 뚜껑과 소용돌이 조입니다. 2:1 choloroform:methanol 원핵생물의 세포 벽을 분해 하 고 또한 효소 활동은 합니다.</li>
	<li>50 mL 튜브 소용돌이 첨부 파일 및 수평 냉장고 안에 4 ° C에서 10 분에 대 한 소용돌이를 가능 하면 튜브를 연결 합니다. 다음, 그들을 완전히 진정 위해 ~ 15 분-80 ° C 냉장고 내부 샘플 장소.</li>
	<li>30에 대 한 진폭 60%에서 6 m m (1/4") 프로브 각 샘플을 sonicate 증기 두건 안쪽 프로브 sonicator를 사용 하 여 s 각 얼음에. 주의:이 좋습니다 sonicating 동안 인클로저 및 귀 보호를 감소 시키고 소리를 사용 하 여. 높은 전압은 전원 공급과 높은 주파수 케이블에. 액티브 프로브; 하단 또는 샘플 용기 측면을 만지지 마십시오 그것은 균열 또는 플라스틱을 녹여 수 있습니다.</li>
	<li>많은 열을 생성할 수 있습니다 sonicating 샘플 ~ 15 분,-80 ° C 냉장고에 놓습니다.</li>
	<li>1.5-1.7 단계를 반복 합니다. 참고: 샘플 세포 절차 동안 차가운 체재 다는 것을 확인 하십시오.</li>
	<li>5 분, 4 ° c.에 대 한 4000 x g에서 샘플을 원심 이 시점에서, 샘플 위 대사 산물 레이어, 단백질 interlayer 낮은 지질 층 (및 나머지 파편 펠 릿)으로 구분 됩니다. 그림 1을 참조 하십시오.</li>
	<li>샘플 얼음 양동이에 얼음에 놓고, 증기 두건 및 10 mL 유리 혈 청 학적인 피 펫을 사용 하 여, 내부 레이어를 제거는 위 대사 산물 2 50 mL 튜브에서 하나의 큰 유리 유리병에. 참고: 피할 피 펫;으로 단백질 층의 발음 필요한 경우 대사 산물의 작은 레이어를 남겨 주세요.</li>
	<li>약간 틸트 되도록 낮은 지질 층에 무료 부동 단백질 interlayer 출시 50 mL 튜브. 특 종 단백질 interlayers의 둘 다 신중 하 게 깨끗 한 스테인리스 플랫 헤드 랩 주걱을 사용 하 고 하나의 새로운 50 mL 튜브에 함께 넣어.</li>
	<li>25 mL 유리 혈 청 학적인 피 펫을 사용 하 여 하나의 대형 유리 유리병으로 낮은 지질 레이어를 제거 합니다. 참고: 주목 받는 토양 입자;을 피하려고합니다 그러나 일부 토양 파편 및 입자와 함께 갈망 하는, 지질 나중에 제거 됩니다.</li>
	<li>대사 산물 및 지질 위에 숨 막 유리 튜브와 건조까지 진공 집중 장치에 건조 장소 (지질 ~ 4-5 h metabolites 하룻밤).</li>
	<li>단백질 샘플 튜브를 나머지 파편 펠 렛 튜브 각 얼음 메탄올과 소용돌이의 20 mL를 추가 합니다. 이것은 클로 프롬 그것을 던지기 전에 파편의 어떤 가능한 남은 단백질을 solubilize 하려고 하기 전에 씻어 하 파편 펠 릿에 이루어집니다.</li>
	<li>원심 분리기 파편 펠 릿 및 단백질에 5 분, 4 ° C, 4000 x g interlayer 다음 증기 두건 안쪽 유해 폐기물 컨테이너에 메탄올을 가만히 따르다</li>
	<li>액체 질소에 단백질 및 파편 펠 릿을 동결 하 고 (와 함께 수집가 온도-98 ° C의 매우 낮은 어는 점 데 메탄올 때문-105 ° C의) lyophilizer에서 건조 ~ 2 시간. 참고: 않습니다-건조 하지 펠 릿로 그들은 solubilize 더 어려울 것 이다.</li>
	<li>단백질 중간층 튜브 및 파편 펠 릿의 각각에 20 mL의 단백질 가용 화 버퍼 (4 %SDS, 50 mM tris 버퍼, pH 8.0에서에서 100 m m DTT (DL-dithiothreitol); 보십시오 보충 시 설정) 10 mL를 추가 합니다. 주의: SDS 급성 독성 원인과 가연성 이다. 그것은 피부, 눈, 그리고 기도 자극입니다. 장갑, 안전 안경 착용.</li>
	<li>증기 두건에서 프로브 sonicate 30 20% 진폭에서 샘플 솔루션에 그들을가지고 s. 2 분 동안 소용돌이입니다.</li>
	<li>단백질 중간층 샘플을 solubilize 단백질을 300 rpm, 50 ° C에서 30 분 동안 실험실 관 회전에 넣으십시오.</li>
	<li>가로로 소용돌이 추가 10 분 모든 나머지 그대로 세포를 lyse 파편 샘플 다음 회전 나머지 20 분 단백질 중간층 샘플.</li>
	<li>10 분, 실 온 (RT), 4500 x g에서 샘플의 모든 원심 고 두 50 mL 튜브 각 튜브 샘플 당에서 상쾌한을 수집 합니다.</li>
	<li>가용 화 10 mL 단백질 중간층 펠 릿에 버퍼 sonicate 그리고 소용돌이 이전과 솔루션 및 원심 분리기에 다시 추가 합니다.</li>
	<li>똑같이 두 50 mL 튜브는 supernatants를 결합 하 고 8000 x g 10 분, 고정된 각도 양동이 터에 4 ° C에서 원심. 참고: 최종 원심 분리는 과도 한 오염 humic 물질을 제거 하는 데 필요한.</li>
	<li>각 30 mL 되도록 두 50 mL 튜브는 supernatants를 가만히 따르다. 그런 다음, 각 튜브를 TCA (trichloroacetic 산)의 7.5 mL를 추가 10 mL 유리 혈 청 학적인 피 펫을 사용 하 여. 솔루션으로 소용돌이입니다. 이것은 20 %TCA 각 30ml 샘플에서 (조절), 주의: TCA는 부식성, 독성 및 5 월 피부 화상을 일으킬. 장갑, 안전 안경 착용.</li>
	<li>하룻밤에 2 h-20 ° C 냉동 실에 샘플을 놓습니다. 참고: 단백질 일반적으로 1 시간 이내 침전 됩니다 하지만 왼쪽 하룻밤 (18 h까지) 될 수 있습니다. 참고: TCA 추출 단백질의 가능한 산 성 가수분해 때문 18 h 이상가 게 하지 마십시오. 샘플을 동결 하는 경우 얼음;에 녹여 샘플을 thaw 과거 워밍업 하지 마십시오.</li>
	<li>침전 된 단백질 펠 렛, 원심 4500 x g 10 분, 4 ° C에서 샘플 하 고 폐기물에는 상쾌한 가만히 따르다.</li>
	<li>1 개의 관으로 각 단백질 펠 릿, 소용돌이 및 펠 릿 처럼 조합 100% 얼음 아세톤 10 mL를 추가 합니다.</li>
	<li>원심 관 (를 사용 하 여 균형), 결합 된 펠 릿을 포함 하 고 폐기물에는 상쾌한을 가만히 따르다. 주의: 아세톤 호흡기 및 피부와 눈 자극, 발생할 수 있습니다 고 인화성 액체와 증기 이다. 증기 두건에서 작동, 안전 안 경과 장갑과 실험실 외 투를 착용 하십시오.</li>
	<li>두 번 아세톤 2 mL 튜브 5 분 10000 x g에서 마지막 스핀에 대 한 마지막 전송의 1.5 mL를 사용 하 여 펠 릿을 세척.</li>
	<li>폐기물에는 상쾌한 가만히 따르다 고 건조 펠 릿 거꾸로 연기 후드 ~ 20 분 또는 질소 스트림 아래에 종이 지우기에는 펠 릿 약간 균열 시작 될 때까지.</li>
	<li>펠 릿의 크기에 따라 단백질 가용 화 버퍼의 100-200 µ L를 추가 합니다. 참고: 가능한 샘플에 추가 가용 화 버퍼의 볼륨을 유지. 이후 필터 지원 샘플 준비 (FASP) 열; 당 solubilized 샘플의 50 μ까지 사용할 수 있습니다. 어떤 더 분할할 여러 FASP 열 수 있어야 합니다.</li>
	<li>Sonicate와 소용돌이 솔루션으로 펠 릿. 참고 샘플 humic 물질 후속 원심 분리와 제거 될 것 이다 단백질 함께 계기 인 점도 있을 수 있습니다.</li>
	<li>솔루션으로 단백질을 solubilize 단백질 소화를 진행 하는 샘플 300 rpm, 40 ° C에서 30 분 동안 인큐베이터/셰이 커에 흔들어.</li>
	<li>스냅은 단백질 소화에 대 한 준비까지 액체 질소와-80 ° C 냉동 고가 게에서 샘플을 동결.</li>
</ol>2. 지질 준비 (타이밍 ~ 20 분)
<ol><li>지질 샘플 건조 되 면, 추가 솔루션으로 소용돌이 및 1.5 mL 폴 리 프로필 렌 튜브에 유리병을 2:1 클로 프롬: 메탄올의 200 μ 유리에 추가 200 μ 추가 유리병, 소용돌이 나머지 지질 플라스틱 튜브에 전송.</li>
	<li>4 ° c.에서 5 분 동안 12000 x g에서 샘플에서 파편을 원심</li>
	<li>LC-MS/MS 분석 (LC-MS/MS 보충 방법에 대 한 추가 정보)까지 상쾌한 유리 지질 유리병-20 ° C에서 저장소로 전송 합니다.</li>
	<li>샘플 준비 후 즉시 분석 될 수 없습니다, 경우 지질 산화와 저하를 방지 하기 위해-20 ° C에서 용 매에 저장 될 필요가 있다.</li>
</ol>3. 대사 산물 준비 및 Derivatization (타이밍 ~ 5 h)
<ol><li>추출 다음 날 속도 Vac에서 대사 산물 샘플을 제거 하 고 derivatization 및 GC 분석에 대 한 준비까지-20 ° C에서 건조 저장 합니다. 그렇지 않다면 다음 악기에 대 한 적절 한 프로토콜을 사용 하 여 준비를 GC에는 대사 산물을 실행.</li>
	<li>GC 분석에 대 한 대사 산물을 derivatizing, 직전 양도할 대형 유리 튜브에서 메탄올, vortexing 및 1.5 mL 폴 리 프로필 렌 튜브에 추가 200 μ를 추가 하 여. 한 번 반복 합니다.</li>
	<li>12000 x g 10 분, 4 ° c.에 관을 원심 작은 유리 튜브에는 상쾌한 전송, 추가 숨 막 상단에 속도 Vac에서 완전히 건조.</li>
	<li>샘플 유리병 및 30에 대 한 소용돌이에 methoxyamine 솔루션의 20 µ L을 추가 하 여 metabolites derivatize 중간 속도로 vortexer에 s. 주의: Methoxyamine 염 심한 화상과 눈에 심각한 손상의 원인, 과민성 피부 접촉에 의해 발생할 수 있습니다. 안전 안경, 장갑, 실험실 외 투를 착용 하 고 증기 두건에서 작동.</li>
	<li>목욕 sonicator를 사용 하 여 샘플 완전히 용 해 되도록.</li>
	<li>결로 예방 뚜껑 1000 rpm 떨고 1 h 30 분 동안 37 ° C에서 유지는 인큐베이터에서 샘플을 품 어.</li>
	<li>반전 유리병 뚜껑 표면에 응축 된 방울과 샘플을 섞어 한 번. 1 분, 실시간 1000 x g에 아래로 샘플을 회전</li>
	<li>(주사기를 사용 하 여) 하는 80 µ L n 추가 하 여 수행 하는 silylation-메 틸-N-(trimethylsilyl) 1 %trimethylchlorosilane trifluoroacetamide. 10 초에 대 한 소용돌이입니다. 주의: MSTFA + 1 %TMCS 피부 부식, 심각한 눈 손상, 및 특정 표적 장기 독성을 일으킬 수 있습니다 고 인화성 액체와 증기 이다. 안전 안경, 장갑, 실험실 외 투를 착용 하 고 증기 두건에서 작동.</li>
	<li>30 분 동안 37 ° C에서 흔들어 1000 rpm 유지 응축 방지 뚜껑 인큐베이터에서 샘플을 품 어.</li>
	<li>반전 유리병 뚜껑 표면에 응축 된 방울과 샘플을 섞어 한 번.</li>
	<li>2000 x g, 실시간에 5 분 동안 아래로 샘플을 회전</li>
	<li>GC-MS 분석에 대 한 적절 한 튜브에 반작용된 솔루션을 전송 합니다.</li>
</ol>4. 단백질 소화 (타이밍 ~ 1 d)
<ol><li>5 분, RT, 작은 어떤 파편 든 지를 위한 15000 x g에서 샘플 원심</li>
	<li>필터 원조 샘플 준비 (FASP) 수행 FASP를 사용 하 여 소화 키트 ( 재료의 표참조) 다음 제조 업체의 지침31,32수정:<ol>
<li>8 M 요소 버퍼의 400 μ FASP 열 (500 μ 30 K MWCO 스핀 필터)에 추가 합니다.</li>
		<li>샘플 centrifuging 완료 되 면, 상쾌한 (삭제는 펠 릿)에서 플라스틱 고 8 M 요소는 열에서의 400 μ에 샘플의 최대 50 μ를 추가 합니다. 참고: 추가 열 당 샘플의 최대 50 μ. 50 μ 샘플의 경우 여러 열을 사용 하 고 소화 후에 펩 티 드 결합. 이 볼륨을 가능한 한 낮게 떠날 것이 좋습니다 (30 µ L 이상적 이다)는 FASP를 보장 하기 위해 열 것입니다 모두 제거 SDS 극적으로 질량 spec 분석을 방해할 수 있습니다.</li>
		<li>열 포함된 1.5 mL 튜브에 놓고 30 분, 실시간 14000 x g에서 샘플을 원심</li>
		<li>낭비로 통해 흐름 제거 하 고 열에 8m 우 레 아의 400 μ를 추가 하 고 다시 원심.</li>
		<li>한 번 더 3 요소 린스의 총에 대 한 이전 단계를 반복 합니다. 참고: 샘플은 열에 건조 가까이 있는지 확인 하십시오 어떤 경우 보다 더 ~ 각 스핀 후 필터에 남아 있는 30 µ L centrifuging 계속.</li>
		<li>20 분 14000 x g에서 50mm NH4HCO3 와 원심 분리기의 400 μ를 추가 하 고 폐기물을 버리고 한 번 반복.</li>
		<li>깨끗 한 1.5 mL 원심 분리기 튜브에 열을 전송.</li>
		<li>트립 신 소화 버퍼의 75 μ는 열을 추가 하 고 750 rpm에서 결로 방지 뚜껑 인큐베이터에서 3 h 동안 37 ° C에서 품 어.</li>
		<li>열에 50mm NH4HCO3 40 µ L를 추가 합니다.</li>
		<li>14000 x g 15 분 열 위에 높은 분자량 오염 물질을 유지 하면서 튜브에는 펩 티 드를 수집에서 샘플 원심</li>
		<li>열 및 원심 분리기를 50mm NH4HCO3 40 μ를 다시 추가 합니다.</li>
	</ol>
</li>
	<li>열, 튜브 ~ 30 µ L, 및 BCA 분석 결과 (Bicinchoninic 산 성 단백질 분석 실험 키트, 참조 테이블의 자료) 속도 Vac에 펩 티 드 다운 건조는 펩 티 드.</li>
	<li>SDS 오염 (보이는 거품)33의심 되는 경우 필요에 따라 정리 단계를 수행 합니다. 고체 상 추출이이 옵션을 선택 하는 경우에 이후에 수행 되어야 합니다. 이 정리 방법에 대 한 자세한 내용은 보충 방법에서 이용하실 수 있습니다.</li>
	<li>MS 분석을 위한 샘플을 희석 하거나 선택적으로 HPLC 분류 (다음 두 단계)에.
</li>
	<li>충분치, 10 m m 염화 편대 버퍼 (pH 10.0) 400 µ L의 볼륨 샘플을 희석.</li>
	<li>C18 열에 해결 ( 재료의 표참조) 0.5 mL/min HPLC 시스템을 사용 하 여 모바일 단계 (A) 10 mM 암모늄 편대, pH 10.0와 (B)에서 10 m m 염화 편대, pH 10.0/이기 (10:90)을 구분 하 여.<ol>
<li>최소 10 ~ 70, 65 %A 분 70 ~ 85, 30 %A 분 85 ~ 95 이상에서 유지 이상 30 %A 통해 100% A 95 %A 처음 10 분, 95 %A 65 %A 그라디언트를 조정 합니다.</li>
		<li>다시 분 95 105 이상 100% A equilibrate 누르고 100 %A 120 분까지 있습니다.</li>
		<li>분수 모든 1.25 분 (96 분수 전체 그라데이션 이상의)를 수집 하 고 마지막으로 12 샘플 또는 24 샘플에 대 한 다른 모든 행의 총에 대 한 모든 행을 결합 (각각 n = 8 또는 n = 4 분수 풀링된).</li>
	</ol>
</li>
	<li>모든 분수 진공에서 건조 하 고 LC-MS/MS 분석까지-20 ° C에서 스토리지에 대 한 각 초순의 15 µ L를 추가 합니다.</li>
</ol>

<ol>
	<li>Hultman, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Multi-omics+of+permafrost,+active+layer+and+thermokarst+bog+soil+microbiomes.">Multi-omics of permafrost, active layer and thermokarst bog soil microbiomes.</a> Nature. 521, 208-212 (2015).</li><li>White, R. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Moleculo+long-read+sequencing+facilitates+assembly+and+genomic+binning+from+complex+soil+metagenomes.">Moleculo long-read sequencing facilitates assembly and genomic binning from complex soil metagenomes.</a> mSystems. 1, (2016).</li><li>White, R. A., Callister, S. J., Moore, R. J., Baker, E. S., Jansson, J. 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M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Diel+metabolomics+analysis+of+a+hot+spring+chlorophototrophic+microbial+mat+leads+to+new+hypotheses+of+community+member+metabolisms.">Diel metabolomics analysis of a hot spring chlorophototrophic microbial mat leads to new hypotheses of community member metabolisms.</a> Front Microbiol. 6, 209 (2015).</li><li>Pomraning, K. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Comprehensive+Metabolomic,+Lipidomic+and+microscopic+profiling+of+Yarrowia+lipolytica+during+lipid+accumulation+identifies+targets+for+increased+lipogenesis.">Comprehensive Metabolomic, Lipidomic and microscopic profiling of Yarrowia lipolytica during lipid accumulation identifies targets for increased lipogenesis.</a> PLoS One. 10, e0123188 (2015).</li><li>Huang, E. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+fungus+gardens+of+leaf-cutter+ants+undergo+a+distinct+physiological+transition+during+biomass+degradation.">The fungus gardens of leaf-cutter ants undergo a distinct physiological transition during biomass degradation.</a> Environ Microbiol Rep. 6, 389-395 (2014).</li><li>Deatherage Kaiser, B. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+Multi-Omic+View+of+Host-Pathogen-Commensal+Interplay+in+Salmonella-Mediated+Intestinal+Infection.">A Multi-Omic View of Host-Pathogen-Commensal Interplay in Salmonella-Mediated Intestinal Infection.</a> PLoS One. 8, e67155 (2013).</li><li>Kim, Y. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Salmonella+modulates+metabolism+during+growth+under+conditions+that+induce+expression+of+virulence+genes.">Salmonella modulates metabolism during growth under conditions that induce expression of virulence genes.</a> Mol Biosyst. 9, 1522-1534 (2013).</li><li>Ansong, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+multi-omic+systems+approach+to+elucidating+Yersinia+virulence+mechanisms.">A multi-omic systems approach to elucidating Yersinia virulence mechanisms.</a> Mol Biosyst. 9, 44-54 (2013).</li><li>Bordbar, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Model-driven+multi-omic+data+analysis+elucidates+metabolic+immunomodulators+of+macrophage+activation.">Model-driven multi-omic data analysis elucidates metabolic immunomodulators of macrophage activation.</a> Mol Syst Biol. 8, 558 (2012).</li><li>Hu, Z. 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L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Systems+virology+identifies+a+mitochondrial+fatty+acid+oxidation+enzyme,+dodecenoyl+coenzyme+A+delta+isomerase,+required+for+hepatitis+C+virus+replication+and+likely+pathogenesis.">Systems virology identifies a mitochondrial fatty acid oxidation enzyme, dodecenoyl coenzyme A delta isomerase, required for hepatitis C virus replication and likely pathogenesis.</a> J Virol. 85, 11646-11654 (2011).</li><li>Manza, L. L., Stamer, S. L., Ham, A. J., Codreanu, S. G., Liebler, D. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sample+preparation+and+digestion+for+proteomic+analyses+using+spin+filters.">Sample preparation and digestion for proteomic analyses using spin filters.</a> Proteomics. 5, 1742-1745 (2005).</li><li>Wisniewski, J. R., Zougman, A., Nagaraj, N., Mann, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Universal+sample+preparation+method+for+proteome+analysis.">Universal sample preparation method for proteome analysis.</a> Nat Methods. 6, 359-362 (2009).</li><li>Zhou, J. Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Simple+sodium+dodecyl+sulfate-assisted+sample+preparation+method+for+LC-MS-based+proteomics+applications.">Simple sodium dodecyl sulfate-assisted sample preparation method for LC-MS-based proteomics applications.</a> Anal Chem. 84, 2862-2867 (2012).</li><li>Anderson, J. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Decreased+abundance+of+type+III+secretion+system-inducing+signals+in+Arabidopsis+mkp1+enhances+resistance+against+Pseudomonas+syringae.">Decreased abundance of type III secretion system-inducing signals in Arabidopsis mkp1 enhances resistance against Pseudomonas syringae.</a> Proc Natl Acad Sci U S A. 111, 6846-6851 (2014).</li><li>Chourey, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Direct+cellular+lysis/protein+extraction+protocol+for+soil+metaproteomics.">Direct cellular lysis/protein extraction protocol for soil metaproteomics.</a> J Proteome Res. 9, 6615-6622 (2010).</li><li>Kim, S., Gupta, N., Pevzner, P. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Spectral+probabilities+and+generating+functions+of+tandem+mass+spectra:+a+strike+against+decoy+databases.">Spectral probabilities and generating functions of tandem mass spectra: a strike against decoy databases.</a> J Proteome Res. 7, 3354-3363 (2008).</li><li>Kim, S., Pevzner, P. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=MS-GF++makes+progress+towards+a+universal+database+search+tool+for+proteomics.">MS-GF+ makes progress towards a universal database search tool for proteomics.</a> Nat Commun. 5, 5277 (2014).</li><li>Cole, J. K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Phototrophic+biofilm+assembly+in+microbial-mat-derived+unicyanobacterial+consortia:+Model+systems+for+the+study+of+autotroph-heterotroph+interactions.">Phototrophic biofilm assembly in microbial-mat-derived unicyanobacterial consortia: Model systems for the study of autotroph-heterotroph interactions.</a> Front Microbiol. 5, (2014).</li><li>Isaacson, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sample+extraction+techniques+for+enhanced+proteomic+analysis+of+plant+tissues.">Sample extraction techniques for enhanced proteomic analysis of plant tissues.</a> Nat Protoc. 1, 769-774 (2006).</li></ol>

저자 들은 아무 경쟁 금융 관심사 선언 합니다.

그것은 특정 방법, 예를 들어 세포 단계, 적응 시킬 수 있다 그래서 모든 실험실 같은 사용 가능한 장비 해야한다 참고 해야 합니다. 그러나 여기 우리 사용 vortexing sonicating, 큰 50 mL 비드 때리는 사용 하 여 작동 합니다. Lyophilizer-105 ° C의 온도 수집기와 사용할 수 없는 경우 샘플 질소 스트림 아래 건조 수 있습니다. 또한 토양 유형을 크게 다르며 모래, 갯벌, 찰 흙,이 탄, 및 옥 토 (등), 포함 ?...

토양 미생물 지역 사회 평가 탄소 순환, 기후 변화를 이해 하기 위한 중요 한 의미를 갖는다. 그러나 최근 연구는 어려움을, 다양 한 토양 유형 microbiota에 대 한 시퀀스 게놈의 부족 및 감지 하는 단백질의 많은 것의 알 수 없는 기능 등을 강조 했다. 이러한 도전 결과1,,23현재까지 알려진 가장 복잡 한 미생물 지역 사회 토양 때문. 멀티-omic 분석, metagenomic, metatranscriptomic, metaproteomic, metabolomic, 및 lipidomic 연구에서 결과 결합 하는 최근 미생물 존재, 동안에 더 큰 이해를 얻기 위해 수많은 토양 연구에서 구현 되었습니다. 때문에 환경 섭1,,45분자 변화에 대 한 포괄적인 정보를 얻는. 멀티-omic 연구와 함께 한 가지 문제는 질량 분석 (MS)-기반으로 metaproteomic, metabolomic, 및 lipidomic 측정은 일반적으로 각 omic MS 호환6,7 에 대 한 특정 추출 과정 필요 , 8 , 9.이 정확한 절차 확인의 구현을 매우 어렵거나 불가능 한 때 샘플의 한정 된 수량만 사용할 수. 이러한 과제는 우리 동시 대사 산물, 단백질 및 지질 추출 (MPLEx) 방법 작은 샘플 볼륨 또는 대 중을 사용 하 여 정확도 개선 하 고 제공 하는 모든 3 개의 분석에 대 한 빠른 샘플 준비 조사를 자극합니다 10. 데이트 하 고, 이러한 목표를 모두 달성할 수 있는 대체 토양 추출 절차가 필요 하지 않습니다.
글로벌 멀티-omic 단일 토양 샘플의 분석을 사용 하려면 클로 프롬, 메탄올, 물 분판 기반으로 하는 유기 용 매 추출 프로토콜 사용된10이었다. 이 메서드는 원래 총 지질 기사9,11 에 대 한 개발 및 최근에 단일 샘플12,13 에서에서 대사 산물, 단백질과 지질 동시 추출에 대 한 개정 했다 14,15,16,17,18,19,20,,2122, 23,,2425,26,27,28,29,30, 적은 샘플 수량을 사용 하 고 실험적 변화10. MPLEx 프로토콜에서 클로 프롬은 별개 조각으로 샘플 성분의 triphasic 화학 별거를 위한 기초를 제공 하는 물과 혼합할 수 있는. 최고 수성 단계 따라서 친수성 대사, 단백질 디스크 그리고 지질 층 하단 클로 프롬 단계 (그림 1)에서 다음을 포함 합니다. MPLEx 대부분 토양에 적용 될 때 미 립 자 파편 샘플링 튜브의 맨 아래에 축적 하 고 모든 레이어는 수집 된 후 삭제 될 수 있습니다. 그러나 각 토양 유형 다를 수,, 및이 탄 등 높은 유기 토양, 토양 파편 중간 계층에 샘플링 튜브의 바닥에 떨어지지 않습니다. MPLEx 1) 작은 샘플 양이 멀티-omic 분석, 2) 멀티-omic 기사 같은 샘플 감소에서 사용 될 수 있습니다와 같은 동일한 샘플에서 유형 여러 분자를 분리 하면 몇 가지 장점이 제공 전반적인 실험 가변성, 그리고 샘플의 3) 큰 숫자 높은 처리량 연구10훨씬 더 빨리 준비 될 수 있습니다. 함께 이러한 혜택은 토양 샘플 및 그들의 복잡 한 미생물 지역 사회를 평가 하기 위한 더 나은 측정 기능을 제공 하기 위한 중요 합니다.

<table><tbody><tr><td>Chloroform</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>650498</td><td>Stored at -20&amp;deg;C !Caution chloroform has acute potential health effects, skin irritation and possible chemical burns, irritation to the respiratory system, may affect the kidneys, liver, heart. Wear suitable protective glasses, clothing and gloves, work in a fume hood.</td></tr><tr><td>Methanol</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>34860</td><td>Stored at -20&amp;deg;C !Caution Methanol may cause respiratory tract, skin and eye irritation, may damage the nerves, kidneys and liver. Wear suitable protective glasses, clothing and gloves, work in a fume hood.</td></tr><tr><td>Purified water from Millipore</td><td>Milli-Q</td><td></td><td>Water purification system.</td></tr><tr><td>Sodium dodecyl sulfate</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>L6026</td><td>!Caution SDS causes acute toxicity and is flammable. It is a skin, eye and airway irritant. Wear gloves and safety glasses.</td></tr><tr><td>Soil protein extraction kit</td><td>MoBio, NoviPure Soil Protein Extraction Kit, Qiagen</td><td>30000-20</td><td></td></tr><tr><td>DL-dithiothreitol</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>43815</td><td></td></tr><tr><td>1M Trizma HCL</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>T2694</td><td></td></tr><tr><td>Trichloroacetic acid</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>T0699</td><td>!Caution TCA is caustic, toxic and may cause skin burns. Wear gloves and safety glasses.</td></tr><tr><td>Acetone</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>650501</td><td>Stored at -20&amp;deg;C !Caution Acetone may cause respiratory tract and skin and eye irritation. Flammable liquid and vapor. Wear safety glasses gloves and a lab coat, work in a fume hood.</td></tr><tr><td>Urea</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>208884</td><td>!Caution Urea is an eye and skin irritant, use gloves and safety glasses</td></tr><tr><td>Ammonium bicarbonate</td><td>Fluka</td><td>09830</td><td></td></tr><tr><td>Trypsin</td><td>Promega</td><td>V528A</td><td>20&amp;micro;g vials</td></tr><tr><td>Bicinchoninic acid protein assay kit</td><td>Pierce</td><td>23227</td><td></td></tr><tr><td>Ammonium Formate</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>09735</td><td></td></tr><tr><td>Acetonitrile</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>34998</td><td>!Caution Acetonitrile is a skin and eye irritant. Highly flammable. Wear gloves and safety glasses. Work in a fume hood.</td></tr><tr><td>Trifluoroacetic acid</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>T6508</td><td>!Caution TFA is extremely hazardous in case of skin contact, eye contact, ingestion and inhalation. May produce tissue damage particularly on mucous membranes of eyes, mouth and respiratory tract. Skin contact may produce burns. Wear gloves, lab coat, safety glasses and work in a fume hood.</td></tr><tr><td>Methoxyamine hydrochloride</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>226904</td><td>!Caution Methoxyamine hydrochloride causes severe burns and serious damage to eyes, may cause sensitization by skin contact. Wear safety glasses, gloves and lab coat, work in a fume hood.</td></tr><tr><td>Pyridine</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>270970</td><td>!Caution Pyridine can cause skin and eye irritation, central nervous system depression. Vapor may cause flash fire. Wear safety glasses, gloves and lab coat, work in a fume hood.</td></tr><tr><td>N-Methyl-N-(trimethylsilyl)trifluoroacetamide with 1% trimethylchlorosilane</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>69478</td><td>!Caution MSTFA + 1% TMCS can cause skin corrosion, serious eye damage and specific target organ toxicity. Flammable liquid and vapor. Wear safety glasses, gloves and lab coat, work in a fume hood.</td></tr><tr><td>Potassium chloride</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>P9541</td><td></td></tr><tr><td>Milli-Q water purification system</td><td>Millipore</td><td></td><td>model MPGP04001</td></tr><tr><td>Vortex</td><td>Scientific Industries</td><td>SI-0236</td><td>Vortex Genie 2</td></tr><tr><td>Probe sonicator</td><td>FisherBrand</td><td></td><td>model FB505</td></tr><tr><td>Refrigerated centrifuge</td><td>Eppendorf</td><td></td><td>model 5810R</td></tr><tr><td>50mL tube swinging bucket rotor</td><td>Eppendorf</td><td>A-4-44</td><td></td></tr><tr><td>50mL fixed angle rotor</td><td>Eppendorf</td><td>FA-45-6-30</td><td></td></tr><tr><td>Balance</td><td>OHAUS</td><td></td><td>model V22PWE150IT</td></tr><tr><td>Serological pipette controller</td><td>Eppendorf</td><td>12-654-100</td><td></td></tr><tr><td>10mL, 25mL glass serological pipettes</td><td>FisherBrand</td><td>13-678-27F, 13-678-36D</td><td></td></tr><tr><td>Thermomixer with Thermotop</td><td>Eppendorf</td><td>5382000015, 5308000003</td><td></td></tr><tr><td>0.9 &amp;ndash; 2.0 mm blend stainless steel beads</td><td>NextAdvance</td><td>SSB14B</td><td></td></tr><tr><td>0.15 mm garnet beads</td><td>MoBio</td><td>13122-500</td><td></td></tr><tr><td>Magnetic stir plate</td><td>FisherBrand</td><td>11-100-16SH</td><td></td></tr><tr><td>Magnetic stir bar</td><td>FisherBrand</td><td>14512130</td><td></td></tr><tr><td>pH paper strips, pH range 0&amp;ndash;14</td><td>FisherBrand</td><td>M95903</td><td></td></tr><tr><td>15mL, 50mL conical polypropylene centrifuge tube</td><td>Genesee Scientific</td><td>21-103 21-108</td><td>chloroform compatible</td></tr><tr><td>50mL vortex attachment</td><td>MoBio</td><td>13000-V1-50</td><td></td></tr><tr><td>Ice bucket</td><td>FisherBrand</td><td>02-591-44</td><td></td></tr><tr><td>27.25x70mm glass vials</td><td>FisherBrand</td><td>03-339-22K</td><td></td></tr><tr><td>Breathe Easier plate membranes</td><td>Midwest Scientific</td><td>BERM-2000</td><td></td></tr><tr><td>Alcohol wipes</td><td>Diversified Biotech</td><td>BPWP-1000</td><td></td></tr><tr><td>Heater shaker incubator</td><td>Benchmark, Incu-Shaker Mini</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Analog rotisserie tube rotator</td><td>SoCal BioMed, LLC</td><td>82422001</td><td></td></tr><tr><td>Filter-Aided-Sample-Prep kit</td><td>FASP; Expedeon</td><td>44250</td><td></td></tr><tr><td>Microplate reader</td><td>Biotek, EPOCH</td><td></td><td></td></tr><tr><td>-20 Degree Celsius Freezer</td><td>Fisher</td><td>13986149</td><td></td></tr><tr><td>-80 Degree Celsius Freezer</td><td>Stirling Ultracold</td><td>SU78OUE</td><td></td></tr><tr><td>Q-Exactive ion trap mass spectrometer</td><td>Thermo Scientific</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Agilent 7890A gas chromatograph coupled with a single quadrupole 5975C mass spectrometer</td><td>Agilent Technologies, Inc.</td><td></td><td></td></tr><tr><td>LTQ-Orbitrap Velo</td><td>Thermo Scientific</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Waters NanoEquityTM UPLC system</td><td>Millford, MA</td><td></td><td></td></tr><tr><td>250mL media bottle</td><td>FisherBrand</td><td>1395-250</td><td></td></tr><tr><td>Waters vial</td><td>Waters</td><td>186002805</td><td></td></tr><tr><td>Glass MS sample vial and inserts</td><td>MicroSolv</td><td>9502S-WCV, 9502S-02ND</td><td></td></tr><tr><td>Glass HPLC vial and snap caps</td><td>MicroSolv</td><td>9512C-0DCV, 9502C-10C-B</td><td></td></tr><tr><td>HPLC 96-well plate</td><td>Agilent</td><td>5042-6454</td><td></td></tr><tr><td>Large glass vial 27.25x70mm</td><td>FisherBrand</td><td>03-339-22K</td><td></td></tr><tr><td>Lyophilizer</td><td>Labconco</td><td>7934021</td><td></td></tr><tr><td>Polished stainless steel flat head spatula</td><td>Spoonula; FisherBrand</td><td>14-375-10</td><td></td></tr><tr><td>Kim wipes</td><td>Kimberly-Clark</td><td>34721</td><td></td></tr><tr><td>XBridge C18, 250x4.6 mm, 5 &amp;mu;M with 4.6x20 mm guard column</td><td>Waters</td><td>186003117, 186003064</td><td></td></tr><tr><td>Agilent 1100 series HPLC system</td><td>Agilent Technologies</td><td>G1380-90000</td><td></td></tr><tr><td>1.7mL centrifuge tube</td><td>Sorenson</td><td>11700</td><td></td></tr><tr><td>Hamilton Glass Syringes, 5mL, 50&amp;micro;L and 250&amp;micro;L</td><td>Hamilton</td><td>81517, 80975, 81175</td><td></td></tr><tr><td>Pasteur Pipettes</td><td>FisherBrand</td><td>13-678-20A</td><td></td></tr><tr><td>Pasteur Pipette Bulbs</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>Z111597</td><td></td></tr><tr><td>Bath Sonicator</td><td>Branson 1800 Ultrasonic Cleaner</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Vacuum Centrifuge</td><td>Labconco Centrivap Acid-Resistant Concentrator System</td><td></td><td></td></tr><tr><td>MicroSpin Columns, C18 Silica</td><td>The Nest Group</td><td>SEM SS18V</td><td></td></tr></tbody></table>

the mplex protocol for multi-omic analyses of soil samples

질량 분석 (MS)-기반된 통합된 metaproteomic, metabolomic, 및 lipidomic (멀티-omic) 연구 우리의 능력을 이해 하 고 환경 및 생물 학적 시스템에서 미생물 지역 사회 특성을 변형 시키고 있다. 이러한 측정도 가장 복잡 한 토양 미생물 커뮤니티의 향상 된 분석 사용 하 고 있습니다 현재까지 알려진 복잡 한 미생물 시스템. 그러나 멀티-omic 분석,, 있다 샘플 준비 과제, 별도 기사는 일반적으로 매우 준비 시간과 필요한 샘플의 양을 증폭 각 omic 연구를 위해 필요 하기 때문. 이 한계를 해결 하기 위해 3-에서-1 방법 같은 토양 샘플에서 대사, 단백질, 지질 (MPLEx)의 동시 추출 용 매 기반 접근을 적응 하 여 만들었습니다. 이 MPLEx 프로토콜은 모두 간단 하 고 많은 샘플 유형에 대 한 강력한 복잡 한 토양 샘플의 한정 된 수량에 대 한 활용 하는 경우에 입증 되었습니다. MPLEx 메서드는 또한 크게 생물학과 환경 물결 따라 변화를 평가 하는 동안 각 미생물 커뮤니티의 구성원의 더 나은 이해를 얻기 위하여 필요한 급속 한 멀티-omic 측정을 사용할 수 있습니다.

MPLEx 프로토콜은 캔자스 네이티브 대초원 토양 (Mollisol 토양)에서 분자를 추출 하는 데 사용 됩니다, triplicate 분석 3376 펩 티 드, 105 지질 및 102 극 대사 (모든 고유 식별)에 대 한 결과 제공. 반면 MPLEx 프로토콜 지질과 대사 산물12,13,14,15,,16<sup cl...

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The MPLEx Protocol for Multi-omic Analyses of Soil Samples

프로토콜은 동시에 하나의 토양 샘플에서 대사 산물, 단백질과 지질을 추출, 감소 샘플 준비 시간 허용 및 한정 된 수량으로 샘플의 멀티-omic 질량 분석 분석을 활성화에 대 한 제공 됩니다.

멀티-omic 토양 샘플의 분석을 위한 MPLEx 프로토콜

Mass spectrometry (MS)-based integrated metaproteomic, metabolomic, and lipidomic (multi-omic) studies are transforming our ability to understand and ...

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Research

JoVE Journal

Chemistry

10.9K 조회수.  Pacific Northwest National Laboratory. 프로토콜은 동시에 하나의 토양 샘플에서 대사 산물, 단백질과 지질을 추출, 감소 샘플 준비 시간 허용 및 한정 된 수량으로 샘플의 멀티-omic 질량 분석 분석을 활성화에 대 한 제공 됩니다.

비디오: The MPLEx Protocol for Multi-omic Analyses of Soil Samples

Extraction and Analysis of Microbial Phospholipid Fatty Acids in Soils

Phospholipid fatty acids (PLFAs) are key components of microbial cell membranes. The analysis of PLFAs extracted from soils can provide information about the overall structure of terrestrial microbial communities. PLFA profiling has been extensively used in a range of ecosystems as a biological index of overall soil quality, and as a quantitative indicator of soil response to land management and other environmental stressors.
The standard method presented here outlines four key steps: 1. lipid extraction from soil samples with a single-phase chloroform mixture, 2. fractionation using solid phase extraction columns to isolate phospholipids from other extracted lipids, 3. methanolysis of phospholipids to produce fatty acid methyl esters (FAMEs), and 4. FAME analysis by capillary gas chromatography using a flame ionization detector (GC-FID). Two standards are used, including 1,2-dinonadecanoyl-sn-glycero-3-phosphocholine (PC(19:0/19:0)) to assess the overall recovery of the extraction method, and methyl decanoate (MeC10:0) as an internal standard (ISTD) for the GC analysis.

Phospholipid fatty acids provide information about the structure of soil microbial communities. We present methods for extraction from soil samples with a single-phase chloroform mixture, fractionation of extracted lipids using solid phase extraction columns, and methanolysis to produce fatty acid methyl esters, which are analyzed by capillary gas chromatography.

추출 및 토양의 미생물 인지질 지방산의 분석

Phospholipid fatty acids (PLFAs) are key components of microbial cell membranes. The analysis of PLFAs extracted from soils can provide information about ...

연구

환경과학

A Method to Define the Effects of Environmental Enrichment on Colon Microbiome Biodiversity in a Mouse Colon Tumor Model

Several recent studies have illustrated the beneficial effects of living in an enriched environment on improving human disease. In mice, environmental enrichment (EE) reduces tumorigenesis by activating the mouse immune system, or affects tumor bearing animal survival by stimulating the wound repair response, including improved microbiome diversity, in the tumor microenvironment. Provided here is a detailed procedure to assess the effects of environmental enrichment on the biodiversity of the microbiome in a mouse colon tumor model. Precautions regarding animal breeding and considerations for animal genotype and mouse colony integration are described, all of which ultimately affect microbial biodiversity. Heeding these precautions may allow more uniform microbiome transmission, and consequently will alleviate non-treatment dependent effects that can confound study findings. Further, in this procedure, microbiota changes are characterized using 16S rDNA sequencing of DNA isolated from stool collected from the distal colon following long-term environmental enrichment. Gut microbiota imbalance is associated with the pathogenesis of inflammatory bowel disease and colon cancer, but also of obesity and diabetes among others. Importantly, this protocol for EE and microbiome analysis can be utilized to study the role of microbiome pathogenesis across a variety of diseases where robust mouse models exist that can recapitulate human disease.

Environmental Enrichment (EE) is an animal housing environment that is used to reveal mechanisms that underlie the connections between lifestyle, stress, and disease. This protocol describes a procedure that uses a mouse model of colon tumorigenesis and EE to specifically define alterations in microbiota biodiversity that may impact animal mortality.

마우스 결 장 종양 모델에서 콜론 미생물 생물 다양성에 환경 농축의 효과 정의 하는 방법

Several recent studies have illustrated the beneficial effects of living in an enriched environment on improving human disease. In mice, environmental ...

암 연구학

A Lipid Extraction and Analysis Method for Characterizing Soil Microbes in Experiments with Many Samples

Microbial communities are important drivers and regulators of ecosystem processes. To understand how management of ecosystems may affect microbial communities, a relatively precise but effort-intensive technique to assay microbial community composition is phospholipid fatty acid (PLFA) analysis. PLFA was developed to analyze phospholipid biomarkers, which can be used as indicators of microbial biomass and the composition of broad functional groups of fungi and bacteria. It has commonly been used to compare soils under alternative plant communities, ecology, and management regimes. The PLFA method has been shown to be sensitive to detecting shifts in microbial community composition.
An alternative method, fatty acid methyl ester extraction and analysis (MIDI-FA) was developed for rapid extraction of total lipids, without separation of the phospholipid fraction, from pure cultures as a microbial identification technique. This method is rapid but is less suited for soil samples because it lacks an initial step separating soil particles and begins instead with a saponification reaction that likely produces artifacts from the background organic matter in the soil. 
This article describes a method that increases throughput while balancing effort and accuracy for extraction of lipids from the cell membranes of microorganisms for use in characterizing both total lipids and the relative abundance of indicator lipids to determine soil microbial community structure in studies with many samples. The method combines the accuracy achieved through PLFA profiling by extracting and concentrating soil lipids as a first step, and a reduction in effort by saponifying the organic material extracted and processing with the MIDI-FA method as a second step.

The article describes a method that increases throughput while balancing effort and accuracy for extraction of lipids from the cell membranes of microorganisms for use in characterizing both total lipids and the relative abundance of indicator lipids to determine soil microbial community structure in studies with many samples.

많은 샘플을 이용한 실험에서 토양 미생물을 특성화하기위한 지질 추출 및 분석 방법

Microbial communities are important drivers and regulators of ecosystem processes. To understand how management of ecosystems may affect microbial ...

Exploring the Root Microbiome: Extracting Bacterial Community Data from the Soil, Rhizosphere, and Root Endosphere

The intimate interaction between plant host and associated microorganisms is crucial in determining plant fitness, and can foster improved tolerance to abiotic stresses and diseases. As the plant microbiome can be highly complex, low-cost, high-throughput methods such as amplicon-based sequencing of the 16S rRNA gene are often preferred for characterizing its microbial composition and diversity. However, the selection of appropriate methodology when conducting such experiments is critical for reducing biases that can make analysis and comparisons between samples and studies difficult. This protocol describes in detail a standardized methodology for the collection and extraction of DNA from soil, rhizosphere, and root samples. Additionally, we highlight a well-established 16S rRNA amplicon sequencing pipeline that allows for the exploration of the composition of bacterial communities in these samples, and can easily be adapted for other marker genes. This pipeline has been validated for a variety of plant species, including sorghum, maize, wheat, strawberry, and agave, and can help overcome issues associated with the contamination from plant organelles.

Here, we describe a protocol to obtain amplicon sequence data of soil, rhizosphere, and root endosphere microbiomes. This information can be used to investigate the composition and diversity of plant-associated microbial communities, and is suitable for the use with a wide range of plant species.

루트 미생물 탐색: 토양, Rhizosphere, 및 루트 Endosphere에서 세균성 지역 사회 데이터 추출

The intimate interaction between plant host and associated microorganisms is crucial in determining plant fitness, and can foster improved tolerance to ...

유전학

Multiplex Detection of Bacteria in Complex Clinical and Environmental Samples using Oligonucleotide-coupled Fluorescent Microspheres

Bacterial vaginosis (BV) is a recurring polymicrobial syndrome that is characterized by a change in the "normal" microbiota from Lactobacillus-dominated to a microbiota dominated by a number of bacterial species, including Gardnerella vaginalis, Atopobium vaginae, and others1-3. This condition is associated with a range of negative health outcomes, including HIV acquisition4, and it can be difficult to manage clinically5. Furthermore, diagnosis of BV has relied on the use of Gram stains of vaginal swab smears that are scored on various numerical criteria6,7. While this diagnostic is simple, inexpensive, and well suited to resource-limited settings, it can suffer from problems related to subjective interpretations and it does not give a detailed profile of the composition of the vaginal microbiota8. Recent deep sequencing efforts have revealed a rich, diverse vaginal microbiota with clear differences between samples taken from individuals that are diagnosed with BV compared to those individuals that are considered normal9,10, which has resulted in the identification of a number of potential targets for molecular diagnosis of BV11,12. These studies have provided a wealth of useful information, but deep sequencing is not yet practical as a diagnostic method in a clinical setting. We have recently described a method for rapidly profiling the vaginal microbiota in a multiplex format using oligonucleotide-coupled fluorescent beads with detection on a Luminex platform13. This method, like current Gram stain-based methods, is rapid and simple but adds the additional advantage of exploiting molecular knowledge arising from sequencing studies in probe design. This method therefore provides a way to profile the major microorganisms that are present in a vaginal swab that can be used to diagnose BV with high specificity and sensitivity compared to Gram stain while providing additional information on species presence and abundance in a semi-quantitative and rapid manner. This multiplex method is expandable well beyond the range of current quantitative PCR assays for particular organisms, which is currently limited to 5 or 6 different assays in a single sample14. Importantly, the method is not limited to the detection of bacteria in vaginal swabs and can be easily adapted to rapidly profile nearly any microbial community of interest. For example, we have recently begun to apply this methodology to the development of diagnostic tools for use in wastewater treatment plants.

We describe a multiplex method for the detection of microorganisms within a sample using oligonucleotide-coupled fluorescent beads. Amplicon from all organisms within a sample is hybridized to a panel of probe-coupled beads. A Luminex or Bio-Plex instrument is used to query each bead for bead type and hybridization signal.

Oligonucleotide - 결합 형광등 Microspheres를 사용하여 복잡한 임상 및 환경 샘플에서 박테리아의 멀티 플렉스 감지

Bacterial vaginosis (BV) is a recurring polymicrobial syndrome that is characterized by a change in the "normal" microbiota from Lactobacillus-dominated ...

면역학 및 감염병학

Nanopore DNA Sequencing for Metagenomic Soil Analysis

This article describes the steps for construction of a DNA library from soil, preparation and use of the nanopore flow cell, and analysis of the DNA sequences identified using computer software. Nanopore DNA sequencing is a flexible technique that allows for rapid microbial genome sequencing to identify bacterial and viral species, to characterize bacterial strains, and to detect genetic mutations that confer resistance to antibiotics. The advantages of nanopore sequencing (NS) for life sciences include its low complexity, reduced cost, and rapid real-time sequencing of purified genomic DNA, PCR amplicons, cDNA samples, or RNA. NS is an example of "strand sequencing" which involves sequencing DNA by guiding a single stranded DNA molecule through a nanopore that is inserted into a synthetic polymer membrane. The membrane has an electrical current applied across it, so as the individual bases pass through the nanopore the electrical current is disrupted to varying degrees by the four nucleotide bases. The identification of each nucleotide occurs by detecting the characteristic modulation of the electrical current by the different bases as they pass through the nanopore. The NS system consists of a handheld, USB powered portable device and a disposable flow cell that contains a nanopore array. The portable device plugs into a standard laptop computer that reads and records the DNA sequence using computer software.

Nanopore technology for sequencing biomolecules has wide applications in the life sciences, including identification of pathogens, food safety monitoring, genomic analysis, metagenomic environmental monitoring, and characterization of bacterial antibiotic resistance. In this article, the procedure for metagenomic soil DNA sequencing for species identification using the nanopore sequencing technology is demonstrated.

Metagenomic 토양 분석 Nanopore DNA 시퀀싱

This article describes the steps for construction of a DNA library from soil, preparation and use of the nanopore flow cell, and analysis of the DNA ...

Isolation and Analysis of Microbial Communities in Soil, Rhizosphere, and Roots in Perennial Grass Experiments

Plant and soil microbiome studies are becoming increasingly important for understanding the roles microorganisms play in agricultural productivity. The purpose of this manuscript is to provide detail on how to rapidly sample soil, rhizosphere, and endosphere of replicated field trials and analyze changes that may occur in the microbial communities due to sample type, treatment, and plant genotype. The experiment used to demonstrate these methods consists of replicated field plots containing two, pure, warm-season grasses (Panicum virgatum and Andropogon gerardii) and a low-diversity grass mixture (A. gerardii, Sorghastrum nutans, and Bouteloua curtipendula). Briefly, plants are excavated, a variety of roots are cut and placed in phosphate buffer, and then shaken to collect the rhizosphere. Roots are brought to the laboratory on ice and surface sterilized with bleach and ethanol (EtOH). The rhizosphere is filtered and concentrated by centrifugation. Excavated soil from around the root ball is placed into plastic bags and brought to the lab where a small amount of soil is taken for DNA extractions. DNA is extracted from roots, soil, and rhizosphere and then amplified with primers for the V4 region of the 16S rRNA gene. Amplicons are sequenced, then analyzed with open access bioinformatics tools. These methods allow researchers to test how the microbial community diversity and composition varies due to sample type, treatment, and plant genotype. Using these methods along with statistical models, the representative results demonstrate there are significant differences in microbial communities of roots, rhizosphere, and soil. Methods presented here provide a complete set of steps for how to collect field samples, isolate, extract, quantify, amplify, and sequence DNA, and analyze microbial community diversity and composition in replicated field trials.

Excavation of plant roots from the field as well as processing of samples into endosphere, rhizosphere, and soil are described in detail, including DNA extraction and data analysis methods. This paper is designed to enable other laboratories to use these techniques for the study of soil, endosphere, and rhizosphere microbiomes.

절연 및 토양, Rhizosphere, 및 다년생 잔디 실험에 뿌리에서 미생물 커뮤니티의 분석

Plant and soil microbiome studies are becoming increasingly important for understanding the roles microorganisms play in agricultural productivity. The ...

Single-throughput Complementary High-resolution Analytical Techniques for Characterizing Complex Natural Organic Matter Mixtures

Natural organic matter (NOM) is composed of a highly complex mixture of thousands of organic compounds which, historically, proved difficult to characterize. However, to understand the thermodynamic and kinetic controls on greenhouse gas (carbon dioxide [CO2] and methane [CH4]) production resulting from the decomposition of NOM, a molecular-level characterization coupled with microbial proteome analyses is necessary. Further, climate and environmental changes are expected to perturb natural ecosystems, potentially upsetting complex interactions that influence both the supply of organic matter substrates and the microorganisms performing the transformations. A detailed molecular characterization of the organic matter, microbial proteomics, and the pathways and transformations by which organic matter is decomposed will be necessary to predict the direction and magnitude of the effects of environmental changes. This article describes a methodological throughput for comprehensive metabolite characterization in a single sample by direct injection Fourier transform ion cyclotron resonance mass spectrometry (FTICR-MS), gas chromatography mass spectrometry (GC-MS), nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy, liquid chromatography mass spectrometry (LC-MS), and proteomics analysis. This approach results in a fully-paired dataset which improves statistical confidence for inferring pathways of organic matter decomposition, the resulting CO2 and CH4 production rates, and their responses to environmental perturbation. Herein we present results of applying this method to NOM samples collected from peatlands; however, the protocol is applicable to any NOM sample (e.g., peat, forested soils, marine sediments, etc.).

This protocol describes a single throughput for complementary analytical and omics techniques culminating in a fully-paired characterization of natural organic matter and microbial proteomics in different ecosystems. This approach permits robust comparisons for identifying metabolic pathways and transformations important for describing greenhouse gas production and predicting responses to environmental change.

복잡 한 자연 유기 물질 혼합물을 특성화에 대 한 단일 처리량 보완 고해상도 분석 기법

Natural organic matter (NOM) is composed of a highly complex mixture of thousands of organic compounds which, historically, proved difficult to ...

A Multi-Omics Extraction Method for the In-Depth Analysis of Synchronized Cultures of the Green Alga Chlamydomonas reinhardtii

Microalgae have been the focus of research for their applications in the production of high value compounds, food and fuel. Moreover, they are valuable photosynthetic models facilitating the understanding of the basic cellular processes. System wide studies enable comprehensive and in-depth understanding of molecular functions of the organisms. However, multiple independent samples and protocols are required for proteomics, lipidomics and metabolomics studies introducing higher error and variability. A robust high throughput extraction method for the simultaneous extraction of chlorophyll, lipids, metabolites, proteins and starch from a single sample of the green alga Chlamydomonas reinhardtii is presented here. The illustrated experimental setup is for Chlamydomonas cultures synchronized using 12 h/12 h light/dark conditions. Samples were collected over a 24 h cell cycle to demonstrate that the metabolites, lipids and starch data obtained using various analytical platforms are well conformed. Furthermore, protein samples collected using the same extraction protocol were used to conduct detailed proteomics analysis to evaluate their quality and reproducibility. Based on the data, it can be inferred that the illustrated method provides a robust and reproducible approach to advance understanding of various biochemical pathways and their functions with greater confidence for both basic and applied research.

A Multi-Omics Extraction Method for the In-Depth Analysis of Synchronized Cultures of the Green Alga Chlamydomonas reinhardtii

System-wide analysis of multiple biomolecules is crucial to gain functional and mechanistic insights into biological processes. Hereby, an extensive protocol is described for high throughput extraction of lipids, metabolites, proteins and starch from a single sample harvested from synchronized Chlamydomonas culture.

녹색 조류 클라미도모나스 린하르티의 동기화 된 배양의 심층 분석을위한 다중 Omics 추출 방법

Microalgae have been the focus of research for their applications in the production of high value compounds, food and fuel. Moreover, they are valuable ...

발생학

Large-Scale Multi-Omics Genome-Wide Association Studies (Mo-GWAS): Guidelines for Sample Preparation and Normalization

Both gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS) and liquid chromatography-mass spectrometry (LC-MS) are widely used metabolomics approaches to detect and quantify hundreds of thousands of metabolite features. However, the application of these techniques to a large number of samples is subject to more complex interactions, particularly for genome-wide association studies (GWAS). This protocol describes an optimized metabolic workflow, which combines an efficient and fast sample preparation with the analysis of a large number of samples for legume crop species. This slightly modified extraction method was initially developed for the analysis of plant and animal tissues and is based on extraction in methyl tert-butyl ether: methanol solvent to allow the capture of polar and lipid metabolites. In addition, we provide a step-by-step guide for reducing analytical variations, which are essential for the high-throughput evaluation of metabolic variance in GWAS.

Large-Scale Multi-Omics Genome-Wide Association Studies Mo-GWAS: Guidelines for Sample Preparation and Normalization

In this protocol, we present an optimized workflow, which combines an efficient and fast sample preparation of many samples. In addition, we provide a step-by-step guide to reduce analytical variations for high-throughput evaluation of metabolic GWAS studies.

대규모 다중 오믹스 게놈 전체 연관 연구 (Mo-GWAS) : 샘플 준비 및 정상화에 대한 지침

Both gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS) and liquid chromatography-mass spectrometry (LC-MS) are widely used metabolomics approaches to detect ...