Os autores gostaria de agradecer Nathan Johnson por sua assistência na elaboração de figuras. Esta pesquisa foi apoiada pelo programa Pan-omics que é financiado pelo departamento de energia dos Estados Unidos escritório de biológicos e pesquisa ambiental (programa de ciência genômica), o Microbiomes no desenvolvimento de pesquisas dirigido laboratório de transição (menta) Iniciativa no Pacific Northwest National Laboratory, bem como o nacional institutos de saúde nacionais Instituto de Ciências de saúde ambiental (R01 ES022190) e NIH (P42 ES027704). KEBJ gostaria de agradecer HD084788 R21 apoio financeiro desenvolver e validar as técnicas de extração multi-omic romance. Este trabalho foi realizado na W. R. Wiley ambiental Molecular Sciences Laboratory (EMSL), uma instalação de usuário científico nacional DOE no laboratório nacional Noroeste Pacífico (PNNL). PNNL é um programa multi laborátório operado pela Battelle para o DOE sob contrato DE-AC06-76RL01830.

Nota: Os solos muito molhados podem ser liofilizados antes da extracção sem detrimento para a eficácia da extração. Solo úmido também pode ser usado mas deve ser considerado ao adicionar os reagentes em proporções específicas.
Nota: É recomendável usar 20g de peso do solo seco por extração, que deve ser dividido entre dois tubos de 50 mL (máximo de solo de 10 g por tubo de 50 mL). As extrações podem ser escaladas cima ou para baixo depende do amostra disponível.
Nota: As amostras de solo seco podem ser peneiradas através de uma tela de 3 mm para homogeneizar e remover pedras e pequenas raízes. Não peneira de amostras de solo úmido, como a amostra vai ficar preso na tela.
1. solo lysis da pilha e extração de metabólitos, proteínas e lipídios (sincronismo ~ 1 d)
<ol><li>Por amostra de solo de 20 g, pese 10 g em dois tubos de 50ml separadas que são metanol/clorofórmio compatível. Ser extremamente cuidadoso com os tubos escolhidos, como clorofórmio lixiviará maioria dos plásticos, contaminando as amostras. Use o vidro sempre que possível ou plásticos tubos feitos de polipropileno ou politetrafluoretileno (PTFE). Nota: Manter o solo no gelo e tão legal quanto possível durante os passos iniciais de pesagem e homogeneização.</li>
	<li>Adicione 10 mL de clorofórmio-lavado inox e grânulos de Granada para cada tubo. No gelo, adicionar 4 mL de frio ultrapura água (consulte Tabela de materiais para sistema de purificação) para cada tubo (uma amostra dividida entre dois tubos) e transferir as amostras em um balde de gelo em uma coifa.</li>
	<li>Rapidamente usando uma pipeta sorológica de vidro 25 mL, adicione 20 mL de clorofórmio: metanol de 2:1 gelada (v/v). Cuidado: Clorofórmio: metanol tem efeitos agudos de saúde potenciais: a pele de irritações, queimaduras químicas possíveis e irritação do sistema respiratório. Pode afetar os rins, fígado e coração. Usar luvas, roupas e óculos de proteção adequados e sempre trabalhar em uma coifa.</li>
	<li>Aperte as tampas e o vórtice na solução. 2:1 choloroform:methanol ajuda a quebrar a parede celular de procariontes e inactivates também actividades enzimáticas.</li>
	<li>Anexe os tubos para anexos de vórtice de tubo de 50 mL e horizontalmente vórtice por 10 min a 4 ° C dentro de uma geladeira, se possível. Em seguida, coloca as amostras dentro de um freezer-80 ° C para ~ 15 min para esfriar completamente.</li>
	<li>Usando um sonicador de ponta de prova no interior de uma coifa, proceda à sonicação cada amostra com uma sonda de 6 mm (1/4") a amplitude 60% para 30 s cada no gelo. Atenção: É recomendável usar um som diminuir o cerco e orelha proteção enquanto sonicating. Alta tensão está presente no cabo de alimentação e de alta frequência. Evite tocar a parte inferior ou os lados do navio amostra com uma sonda ativa; pode rachar ou derreter o plástico.</li>
	<li>Coloca as amostras no congelador-80 ° C para ~ 15 min, como sonicating pode gerar muito calor.</li>
	<li>Repita as etapas de 1.5-1.7. Nota: Certifique-se de que as amostras fiquem frias durante todo o processo de Lise.</li>
	<li>Centrifugar as amostras a 4.000 x g por 5 min, 4 ° C. Neste ponto, a amostra será separada para a camada superior do metabólito, intercalar de proteína e a mais baixa camada lipídica (e remanescente de detritos). Veja a Figura 1.</li>
	<li>Colocar as amostras no gelo em um balde de gelo e, dentro de uma coifa e usando uma pipeta sorológica de vidro de 10 mL, remova as camadas superiores do metabólito dos dois tubos de 50 mL em um frasco grande. Nota: Evite aspirar qualquer camada de proteína para a pipeta; Deixe uma pequena camada de metabólito se necessário.</li>
	<li>Incline ligeiramente o tubo de 50 mL para versão intercalar de proteína, que é gratuito flutuando sobre a camada inferior de lipídios. Usando uma espátula de laboratório de cabeça chata inox limpo, cuidadosamente colher ambos as proteína intercalares e colocá-los juntos em um novo tubo de 50 mL.</li>
	<li>Usando uma pipeta sorológica de vidro 25 mL, remova as camadas inferiores de lipídios dentro de um frasco de vidro grande. Nota: Tente evitar aspirantes partículas do solo; no entanto, alguns restos de solo e partículas aspiravam junto com os lipídios serão removidos em um momento posterior.</li>
	<li>Lugar de membranas respiráveis por cima do metabólito e lipídios frascos de vidro e seque em um concentrador a vácuo até secura (lipídios ~ 4-5h, metabolitos durante a noite).</li>
	<li>Para o tubo de amostra de proteína e os restantes tubos de pelota de detritos, adicione 20 mL de metanol gelada a cada um e o vórtice. Isso é feito para as pelotas de detritos para enxaguar o clorofórmio antes de tentar solubilizar proteínas restantes possível fora os detritos antes de jogá-la.</li>
	<li>Centrifugar as pelotas de detritos e proteínas do interlayer a 4.000 x g por 5 min, 4 ° C, em seguida, decantar o metanol em um recipiente de resíduos perigosos no interior de uma coifa.</li>
	<li>Congelar as pelotas de proteína e detritos em nitrogênio líquido e seque em um Liofilizador (com uma temperatura do coletor capaz de-105 ° C devido a metanol, ponto de congelamento muito baixo de-98 ° C) por ~ 2 horas. Nota: Não seque em demasiado os pellets, como eles serão mais difíceis de se solubilizar.</li>
	<li>Adicione 10 mL de tampão de solubilização de proteína (4% SDS, 100mM DTT (DL-ditiotreitol) em tampão tris de 50mM, pH 8.0; ver Complementar reagente set-up) para o tubo do interlayer de proteína e 20 mL de cada uma das pelotas de detritos. Cuidado: SDS provoca toxicidade aguda e é inflamável. É uma pele, olhos e vias respiratórias irritantes. Use luvas e óculos de segurança.</li>
	<li>Na coifa, sonda proceda à sonicação das amostras em amplitude de 20% para 30 s para trazê-los para a solução. Vórtice por 2 min.</li>
	<li>Coloque a amostra do interlayer da proteína em um rotador de tubo de laboratório por 30 min a 300 rpm, 50 ° C, para solubilizar a proteína.</li>
	<li>Horizontalmente vórtice as amostras de detritos para um adicional 10 min para lyse quaisquer células intactas remanescentes, em seguida, gire com as amostras do interlayer da proteína para o restante 20 min.</li>
	<li>Todas as amostras a 4.500 x g durante 10 min, temperatura ambiente (RT), centrifugar e recolher o sobrenadante de cada tubo por amostra para dois tubos de 50 mL.</li>
	<li>Adicione 10 mL de solubilização do buffer para a pelota do interlayer da proteína e, em seguida, proceda à sonicação e vórtice em solução e centrifugar como antes.</li>
	<li>Combinar os sobrenadantes para os dois tubos de 50 mL, igualmente e centrifugar a 8.000 x g por 10 min, 4 ° C, em um rotor de balde de ângulo fixo. Nota: Uma centrifugação final é necessária remover substâncias húmicas contaminantes excessivas.</li>
	<li>Decante os sobrenadantes para dois tubos de 50 mL, para que haja 30 mL em cada um. Em seguida, usando uma pipeta sorológica de vidro de 10 mL, adicione 7,5 mL de TCA (ácido tricloroacético) para cada tubo. Vórtice em solução. Isso faz com que 20% TCA em cada amostra de 30 mL (ajustar em conformidade), Atenção: O TCA é cáustica, tóxica e pode causar queimaduras na pele. Use luvas e óculos de segurança.</li>
	<li>Coloca as amostras no congelador-20 ° C por 2 h durante a noite. Nota: As proteínas normalmente irão precipitar dentro de 1h mas podem ser esquerda durante a noite (até 18 h). Nota: Não deixe que a extração de TCA ir mais de 18 h devido à possível hidrólise ácida da proteína. Se a amostra é congelada, derretê-lo no gelo; Não deixe aquecer após descongelar a amostra.</li>
	<li>Para a proteína precipitada de Pelotas, centrifugar a amostra a 4.500 x g por 10 min, 4 ° C e decantar o líquido sobrenadante para resíduos.</li>
	<li>Adicione 10 mL de acetona gelada de 100% para cada pellet de proteína, vórtice e combinar como pelotas em um tubo.</li>
	<li>Centrifugar o tubo contendo a pelota combinada (utilizando uma balança) e em seguida decante o sobrenadante no lixo. Cuidado: Acetona pode causar do trato respiratório e irritação cutânea e ocular e é um líquido inflamável e vapor. Usar luvas de segurança óculos e um jaleco, trabalho em uma coifa.</li>
	<li>Lave o pellet duas vezes usando 1,5 mL de acetona e finalmente transferir para um tubo de 2 mL para a centrifugação final a 10.000 x g por 5 min.</li>
	<li>Decantar o líquido sobrenadante para resíduos e permitir a pelota secar invertido em uma limpeza de papel em uma coifa para ~ 20 min ou sob um fluxo de nitrogênio até a pelota ligeiramente começa a rachar.</li>
	<li>Adicione 100-200 µ l de buffer de solubilização de proteína, dependendo do tamanho da pelota. Nota: Mantenha o volume de tampão de solubilização adicionado à amostra tão baixa quanto possível. Subsequente filtro auxiliado por amostra preparação (FASP) só pode usar até 50 μL de amostra solubilizada por coluna; nada mais deve ser dividida em várias colunas FASP.</li>
	<li>Proceda à sonicação e vortex a pelota em solução. Note que a amostra pode ser viscosa devido às substâncias húmicas precipitando juntamente com a proteína, que será removida com uma subsequente centrifugação.</li>
	<li>Agite a amostra em um incubadora/agitador por 30 min a 300 rpm, 40 ° C, para solubilizar as proteínas em solução e proceder à digestão de proteínas.</li>
	<li>Snap congelar a amostra em nitrogênio líquido e guarde no congelador a-80 ° C até que esteja pronto para a digestão de proteínas.</li>
</ol>2. lipid preparação (sincronismo ~ 20 min)
<ol><li>Uma vez que as amostras de lipídios estão secas, adicionar 200 μL de clorofórmio: metanol de 2:1 para o frasco, vórtice em solução e transferir para um tubo de polipropileno de 1,5 mL, adicionar um adicional de 200 μL ao vidro frasco, vórtice e pipetar os lipídios restantes e transferir para o tubo.</li>
	<li>Centrifugue os restos fora a amostra a 12.000 x g por 5 min a 4 ° C.</li>
	<li>Transferi o sobrenadante para um frasco de vidro lipídico e loja a-20 ° C até análise de LC-MS/MS (detalhes adicionais de LC-MS/MS em Métodos complementares).</li>
	<li>Se as amostras não podem ser analisadas imediatamente após o preparo, os lipídios precisam ser armazenadas em solvente a-20 ° C para evitar oxidação e degradação.</li>
</ol>3. o metabólito preparação e derivatização (sincronismo h ~ 5)
<ol><li>No dia seguinte a extração, remover as amostras de metabólito de velocidade Vac e armazenar seco a-20 ° C até que esteja pronto para derivatização e análise sobre o GC. Se não os metabolitos em execução em um GC, então prepare-se-los usando o protocolo apropriado para o instrumento.</li>
	<li>Imediatamente antes de derivatizing os metabólitos para análise sobre o GC, transferi-los dos frascos de vidro grande, adicionando 200 μL de metanol, num Vortex e adicionando a um tubo de polipropileno de 1,5 mL. Repeti uma vez.</li>
	<li>Centrifugar o tubo a 12.000 x g por 10 min, 4 ° C. Transferir o sobrenadante para pequenos frascos de vidro, adicionar uma membrana respirável para o topo e completamente seca em um Speed-Vac.</li>
	<li>Derivatize os metabolitos adicionando 20 µ l de solução de methoxyamine para o frasco de amostra e vórtice por 30 s em um reaccional em velocidade média. Cuidado: O cloridrato de Methoxyamine causa queimaduras graves e sérios danos aos olhos, pode causar sensibilização por contacto com a pele. Usar óculos de segurança, luvas e avental e em uma coifa.</li>
	<li>Use um sonicador de banho para garantir que a amostra é dissolvida completamente.</li>
	<li>Incube a amostra em uma incubadora com uma tampa de prevenção de condensação mantida a 37 ° C por 1 h 30 min com 1.000 rpm a tremer.</li>
	<li>Inverta o frasco uma vez para misturar as amostras com gotas de condensado na superfície da tampa. Girar a amostra para baixo a 1.000 x g por 1 min, RT</li>
	<li>Executar sililação adicionando 80 µ l (usando uma seringa) de N-metil - N-(trimetilsilil) trifluoroacetamide com trimetilclorosilano de 1%. Vórtice por 10s. Atenção: MSTFA + 1% TMCS pode causar corrosão da pele, lesões oculares graves e toxicidade de órgão alvo específico e é um líquido inflamável e vapor. Usar óculos de segurança, luvas e avental e em uma coifa.</li>
	<li>Incube a amostra em uma incubadora com uma tampa de prevenção de condensação mantida a 37 ° C por 30 min com 1.000 rpm a tremer.</li>
	<li>Inverta o frasco uma vez para misturar as amostras com gotas de condensado na superfície da tampa.</li>
	<li>Girar a amostra para baixo por 5 min a 2.000 x g, RT</li>
	<li>Transferi a solução reagiram em frascos apropriados para a análise de GC-MS.</li>
</ol>4. proteína digestão (sincronismo ~ 1 d)
<ol><li>Centrifugar a amostra a 15.000 x g por 5 min, RT, para todos os restos de Pelotas.</li>
	<li>Executar o filtro-Aided--preparação da amostra (FASP) para a digestão usando FASP kits (ver Tabela de materiais) seguinte modificado instruções31,32 do fabricante:<ol>
<li>Adicione 400 μL de tampão, ureia a 8 M em uma coluna FASP (500 μL 30K MWCO rotação filtro).</li>
		<li>Quando a amostra tiver terminado de centrifugação, pipetar fora o sobrenadante (descarte a pelota) e adicionar 50 μL da amostra para o 400 μL de ureia 8m na coluna. Nota: Adicione somente até 50 μL de amostra por coluna. Se houver mais de 50 μL de amostra, use várias colunas e combinar os peptídeos após a digestão. É melhor deixar este volume mais baixo possível (30 µ l é ideal) para assegurar a FASP coluna removerá todos os SDS que pode interferir drasticamente com massa a análise.</li>
		<li>Coloque a coluna no tubo incluído 1,5 mL e centrifugar a amostra a 14.000 x g por 30 min, RT</li>
		<li>Remover o escoamento no lixo e adicionar 400 μL de ureia 8m à coluna e centrifugar novamente.</li>
		<li>Repita a etapa anterior mais uma vez para um total de 3 lavagens de ureia. Nota: Certifique-se que a amostra vai perto secura na coluna, se houver mais de ~ 30 µ l, permanecendo o filtro após cada rodada, continuar a centrifugação.</li>
		<li>Adicionar 400 μL de 50mm NH4HCO3 e centrifugação a 14.000 x g por 20 min, descarte de resíduos e repetir uma vez.</li>
		<li>Transferi as colunas para um tubo de centrifugação de limpeza de 1,5 mL.</li>
		<li>Adicione 75 μL de tampão de digestão de tripsina nas colunas e incubar a 37 ° C por 3 h na incubadora com uma tampa de prevenção de condensação a 750 rpm.</li>
		<li>Adicione 40 µ l de 50mm NH4HCO3 para as colunas.</li>
		<li>Centrifugar a amostra a 14.000 x g durante 15 min coletar os peptídeos dentro do tubo, mantendo os contaminantes de alto peso molecular em cima da coluna.</li>
		<li>Adicione 40 μL de 50mm NH4HCO3 para a coluna e centrifugar novamente.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Descartar a coluna, seque abaixo os peptídeos no tubo em uma velocidade Vac ~ 30 µ l, e ensaio BCA (kit de ensaio de proteína ácido Bicinchoninic; ver Tabela de materiais), os peptídeos.</li>
	<li>Opcionalmente, execute uma etapa de limpeza se houver suspeita de contaminação de SDS (bolhas visíveis)33. Uma extração em fase sólida deve ser feita depois de se escolher esta opção. Informações detalhadas sobre este método de limpeza estão disponíveis nos Métodos complementares.</li>
	<li>Diluir a amostra para análise de MS ou, opcionalmente, prossiga para fracionamento de HPLC (duas próximas etapas).
</li>
	<li>Para fracionar, diluir as amostras a um volume de 400 µ l com 10 mM de tampão de formiato de amônio (pH 10,0).</li>
	<li>Deliberar sobre uma coluna C18 (ver Tabela de materiais), separando a 0,5 mL/min, usando um sistema HPLC com formiato de amônio fases móveis (A) 10 mM, pH 10,0 e (B) formiato de amônio 10 mM, pH 10,0/acetonitrilo (10:90).<ol>
<li>Ajuste o gradiente de em 100% A de 95% A durante o primeiro 10 min, 95% À 65% A mais de min 10 a 70, A 65% para 30% A mais de min 70 a 85, manter-se em 30% A mais de min 85 a 95.</li>
		<li>Re-equilibrar com 100% A mais de min 95 a 105 e mantenha em 100% A até 120 de min.</li>
		<li>Coletar frações cada 1,25 min (96 fracções ao longo do gradiente inteiro) e finalmente combinar cada linha para um total de 12 amostras ou todas as outras linhas para 24 amostras (cada um com n = 8 ou n = 4 fracções em pool).</li>
	</ol>
</li>
	<li>Todas as frações sob vácuo a seco e adicionar 15 µ l de água ultrapura para cada uma para o armazenamento a-20 º C até análise de LC-MS/MS.</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=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. P., 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=Metabolomic+response+of+human+skin+tissue+to+low+dose+ionizing+radiation.">Metabolomic response of human skin tissue to low dose ionizing radiation.</a> Mol Biosyst. 8, 1979-1986 (2012).</li><li>Perera, 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=Dengue+virus+infection+perturbs+lipid+homeostasis+in+infected+mosquito+cells.">Dengue virus infection perturbs lipid homeostasis in infected mosquito cells.</a> PLoS Pathog. 8, e1002584 (2012).</li><li>Gao, X., 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+reversed-phase+capillary+ultra-performance+liquid+chromatography-mass+spectrometry+(UPLC-MS)+method+for+comprehensive+top-down/bottom-up+lipid+profiling.">A reversed-phase capillary ultra-performance liquid chromatography-mass spectrometry (UPLC-MS) method for comprehensive top-down/bottom-up lipid profiling.</a> Anal Bioanal Chem. 402, 2923-2933 (2012).</li><li>Sorensen, C. 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=Perturbations+in+the+lipid+profile+of+individuals+with+newly+diagnosed+type+1+diabetes+mellitus:+Lipidomics+analysis+of+a+Diabetes+Antibody+Standardization+Program+sample+subset.">Perturbations in the lipid profile of individuals with newly diagnosed type 1 diabetes mellitus: Lipidomics analysis of a Diabetes Antibody Standardization Program sample subset.</a> Clin Biochem. 43, 948-956 (2010).</li><li>Diamond, D. 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=Temporal+proteome+and+lipidome+profiles+reveal+hepatitis+C+virus-associated+reprogramming+of+hepatocellular+metabolism+and+bioenergetics.">Temporal proteome and lipidome profiles reveal hepatitis C virus-associated reprogramming of hepatocellular metabolism and bioenergetics.</a> PLoS Pathog. 6, e1000719 (2010).</li><li>Alquier, 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=Deletion+of+GPR40+impairs+glucose-induced+insulin+secretion+in+vivo+in+mice+without+affecting+intracellular+fuel+metabolism+in+islets.">Deletion of GPR40 impairs glucose-induced insulin secretion in vivo in mice without affecting intracellular fuel metabolism in islets.</a> Diabetes. 58, 2607-2615 (2009).</li><li>Ding, 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=Application+of+the+accurate+mass+and+time+tag+approach+in+studies+of+the+human+blood+lipidome.">Application of the accurate mass and time tag approach in studies of the human blood lipidome.</a> J Chromatogr B Analyt Technol Biomed Life Sci. 871, 243-252 (2008).</li><li>Rasmussen, A. 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>

Os autores declaram que eles têm não tem interesses financeiro concorrente.

É importante notar que nem todos os laboratórios terão o mesmo equipamento disponível para que certos métodos, por exemplo, a etapa de Lise, podem ser adaptados. Aqui usamos num Vortex e sonicating, no entanto, o uso de um batedor de grânulo grande 50ml funcionaria. Se não houver um Liofilizador com uma temperatura do coletor capaz de-105 º C, as amostras podem ser secos sob uma corrente de azoto. Também os tipos de solo variam muito e podem incluir areia, silte, argila, turfa e barro (etc), e também p...

Avaliar as comunidades microbianas do solo tem implicações importantes para a compreensão de carbono ciclismo e mudança climática. Estudos recentes no entanto evidenciaram dificuldades, como a falta de genomas sequenciadas para microbiota em vários tipos de solo e a função desconhecida de muitas das proteínas detectadas. Estes resultam de desafios devido ao solo, sendo a mais complexa comunidade microbiana conhecida até à data de1,2,3. Análises multi-omic, que combinam os resultados de estudos de lipidomic, metatranscriptomic, metaproteomic, metabolómica e metagenomic, recentemente têm sido implementadas em numerosos estudos de solo, para uma maior compreensão os micróbios presentes, enquanto obter informações completas sobre as alterações moleculares que ocorrem devido a perturbações ambientais1,4,5. Um desafio com multi-omic estudos que é a espectrometria de massa (MS)-medições com base de metaproteomic, lipidomic e metabolómica normalmente requerem um processo de extração específico para cada omic ser MS compatível6,7 , 8 , 9. estes procedimentos precisos fazem sua implementação extremamente difícil ou impossível quando somente uma quantidade limitada de amostra está disponível. Esses desafios têm nos levou a investigar uma simultânea metabólito, proteínas e lipídios (mplexas) método da extração capaz de usando pequenos volumes de amostra ou massas, melhorar a precisão e a realização de preparações de amostra mais rápidas para todos os três análises 10. até à data, não existem procedimentos alternativos solo extração que podem atingir todos esses objetivos.
Para habilitar o multi-omic global análises de uma amostra de solo único, um protocolo de extração com solvente orgânico baseado em clorofórmio, metanol e água separações foi utilizado10. Este método foi originalmente desenvolvido para extrações de lipídios totais9,11 e mais recentemente foi alterado para a extração simultânea de metabolitos, proteínas e lipídios de uma única amostra12,13 ,14,15,16,17,18,19,20,21,22, 23,24,25,26,,27,28,29,30, permitindo menos quantidade de amostra e variabilidade experimental10. No protocolo de mplexas, o clorofórmio não é miscível com a água, que fornece a base para a trifásico de separação química dos constituintes da amostra em fracções distintas. A fase aquosa superior, portanto, contém os metabolitos hidrofílicos, seguidos por um disco de proteínas e em seguida uma camada lipídica na fase de clorofórmio inferior (Figura 1). Quando mplexas é aplicada a maioria dos solos, detritos de partículas acumula-se na parte inferior dos tubos de amostragem e podem ser descartado após a coleta todas as camadas. Cada tipo de solo pode ser diferente, no entanto e em solos altamente orgânicos tais como turfa, os detritos do solo permanece na camada média e não cair no fundo do tubo de amostragem. Mplexas oferece várias vantagens ao isolar a molécula vários tipos da mesma amostra como 1) pequenas quantidades de amostra podem ser usadas para análises de multi-omic, 2) multi-omic extrações da mesma amostra diminuição geral experimental variabilidade, e 3) o maior número de amostras pode ser preparado muito mais rápido para maior taxa de transferência de estudos10. Juntos, esses benefícios são vitais para fornecer melhores recursos de medição para avaliar amostras de solo e suas comunidades microbianas complexas.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>Chloroform</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>650498</td>
			<td>Stored at -20&#176;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&#176;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&#176;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&#181;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 &#8211; 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&#8211;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 &#956;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&#181;L and 250&#181;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 colspan="2">Labconco Centrivap Acid-Resistant Concentrator System</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

Espectrometria de massa (MS)-com base metaproteomic integrado, metabolómica e estudos lipidomic (multi-omic) estão transformando nossa capacidade de compreender e caracterizar as comunidades microbianas em sistemas ambientais e biológicos. Estas medições são mesmo permitindo análises reforçadas das comunidades microbianas complexo solo, que são os mais complexos sistemas microbianos conhecidos até à data. Multi-omic análises, no entanto, têm desafios de preparação de amostra, desde extrações separadas são normalmente necessários para cada estudo omic, amplificando assim consideravelmente o tempo de preparação e a quantidade de amostra necessária. Para resolver essa limitação, um método de 3-em-1 para a extração simultânea de metabolitos, proteínas e lipídios (mplexas) da mesma amostra de solo foi criado através da adaptação de uma abordagem baseada em solvente. Este protocolo de mplexas tem provado para ser simples e robusto para muitos tipos de amostra, mesmo quando utilizado para quantidades limitadas de amostras complexas. O método mplexas habilitado também extremamente rápida multi-omic medições necessárias para obter uma melhor compreensão dos membros de cada comunidade microbiana, ao avaliar as mudanças que ocorrem após perturbações biológicas e ambientais.

Quando o protocolo de mplexas foi usado para extrair as moléculas do solo de pradaria nativa de Kansas (um solo Mollisol), as análises de três vias previstas resultados 3376 peptídeos, 105 lipídios e 102 metabólitos polares (todas as identificações exclusivas). Enquanto o protocolo de mplexas tem sido bem estabelecido para geral extração de lipídios e metabolitos12,13,14,<su...

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The MPLEx Protocol for Multi-omic Analyses of Soil Samples

Um protocolo é apresentado para simultaneamente extraindo metabolitos, proteínas e lipídios de uma amostra de solo único, permitindo tempos de preparação de amostra reduzida e multi-omic análises de espectrometria de massa das amostras com quantidades limitadas.

O protocolo de mplexas para Multi-omic análises de amostras de solo

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

the-mplex-protocol-for-multi-omic-analyses-of-soil-samples

Research

JoVE Journal

Chemistry

10.8K visualizações.  Pacific Northwest National Laboratory. Um protocolo é apresentado para simultaneamente extraindo metabolitos, proteínas e lipídios de uma amostra de solo único, permitindo tempos de preparação de amostra reduzida e multi-omic análises de espectrometria de massa das amostras com quantidades limitadas.

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Formation of Ordered Biomolecular Structures by the Self-assembly of Short Peptides

In nature, complex functional structures are formed by the self-assembly of biomolecules under mild conditions. Understanding the forces that control self-assembly and mimicking this process in vitro will bring about major advances in the areas of materials science and nanotechnology. Among the available biological building blocks, peptides have several advantages as they present substantial diversity, their synthesis in large scale is straightforward, and they can easily be modified with biological and chemical entities1,2. Several classes of designed peptides such as cyclic peptides, amphiphile peptides and peptide-conjugates self-assemble into ordered structures in solution. Homoaromatic dipeptides, are a class of short self-assembled peptides that contain all the molecular information needed to form ordered structures such as nanotubes, spheres and fibrils3-8. A large variety of these peptides is commercially available.
This paper presents a procedure that leads to the formation of ordered structures by the self-assembly of homoaromatic peptides. The protocol requires only commercial reagents and basic laboratory equipment. In addition, the paper describes some of the methods available for the characterization of peptide-based assemblies. These methods include electron and atomic force microscopy and Fourier-Transform Infrared Spectroscopy (FT-IR). Moreover, the manuscript demonstrates the blending of peptides (coassembly) and the formation of a &#34;beads on a string&#34;-like structure by this process.9 The protocols presented here can be adapted to other classes of peptides or biological building blocks and can potentially lead to the discovery of new peptide-based structures and to better control of their assembly.

This paper describes the formation of highly ordered peptide-based structures by the spontaneous process of self-assembly. The method utilizes commercially available peptides and common lab equipment. This technique can be applied to a large variety of peptides and may lead to the discovery of new peptide-based assemblies.

A formação de estruturas biomoleculares ordenada pelo auto-montagem de pequenos peptídeos

In nature, complex functional structures are formed by the self-assembly of biomolecules under mild conditions. Understanding the forces that control ...

Química

Transport of Surface-modified Carbon Nanotubes through a Soil Column

Carbon nanotubes (CNTs) are widely manufactured nanoparticles, which are being utilized in a number of consumer products, such as sporting goods, electronics and biomedical applications. Due to their accelerating production and use, CNTs constitute a potential environmental risk if they are released to soil and groundwater systems. It is therefore essential to improve the current understanding of environmental fate and transport of CNTs. The transport and retention of CNTs in both natural and artificial media have been reported in literature, but the findings widely vary and are thus not conclusive. There are a number of physical and chemical parameters responsible for variation in retention and transport. In this study, a complete procedure of selected multiwalled carbon nanotubes (MWCNTs) is presented starting from their surface modification to a complete set of laboratory column experiments at critical physical and chemical scenarios. Results indicate that the stability of the commercially available MWCNTs are critical with their attached surface functional group which can also influence the transport and retention of MWCNT through the surrounding medium.

Surface properties of a nanoparticle are important for their interaction with the surrounding medium. Therefore the surface modification of carbon nanotubes can be critical for their transport and retention through porous media. Here, lab scale column experiments are used to understand the possible transport and retention of these nanoparticles.

Transporte de nanotubos de carbono de superfície modificada através de uma coluna de solo

Carbon nanotubes (CNTs) are widely manufactured nanoparticles, which are being utilized in a number of consumer products, such as sporting goods, ...

A Direct, Early Stage Guanidinylation Protocol for the Synthesis of Complex Aminoguanidine-containing Natural Products

The guanidine functional group, displayed most prominently in the amino acid arginine, one of the fundamental building blocks of life, is an important structural element found in many complex natural products and pharmaceuticals. Owing to the continual discovery of new guanidine-containing natural products and designed small molecules, rapid and efficient guanidinylation methods are of keen interest to synthetic and medicinal organic chemists. Because the nucleophilicity and basicity of guanidines can affect subsequent chemical transformations, traditional, indirect guanidinylation is typically pursued. Indirect methods commonly employ multiple protection steps involving a latent amine precursor, such as an azide, phthalimide, or carbamate. By circumventing these circuitous methods and employing a direct guanidinylation reaction early in the synthetic sequence, it was possible to forge the linear terminal guanidine containing backbone of clavatadine A to realize a short and streamlined synthesis of this potent factor XIa inhibitor. In practice, guanidine hydrochloride is elaborated with a carefully constructed protecting array that is optimized to survive the synthetic steps to come. In the preparation of clavatadine A, direct guanidinylation of a commercially available diamine eliminated two unnecessary steps from its synthesis. Coupled with the wide variety of known guanidine protecting groups, direct guanidinylation evinces a succinct and efficient practicality inherent to methods that find a home in a synthetic chemist&#39;s toolbox.

Here, we present a protocol for direct, early stage guanidinylation that enables rapid total synthesis of aminoguanidine-containing small organic molecules. An advanced synthetic intermediate used in the synthesis of a blood coagulation factor XIa inhibitor was prepared using this protocol.

Um direto, Early Stage Guanidinylation Protocolo para a Síntese de complexos contendo aminoguanidina Produtos Naturais

The guanidine functional group, displayed most prominently in the amino acid arginine, one of the fundamental building blocks of life, is an important ...

Protocol for the Synthesis of Ortho-trifluoromethoxylated Aniline Derivatives

Molecules bearing trifluoromethoxy (OCF3) group often show desired pharmacological and biological properties. However, facile synthesis of trifluoromethoxylated aromatic compounds remains a formidable challenge in organic synthesis. Conventional approaches often suffer from poor substrate scope, or require use of highly toxic, difficult-to-handle, and/or thermally labile reagents. Herein, we report a user-friendly protocol for the synthesis of methyl 4-acetamido-3-(trifluoromethoxy)benzoate using 1-trifluoromethyl-1,2-benziodoxol-3(1H)-one (Togni reagent II). Treating methyl 4-(N-hydroxyacetamido)benzoate (1a) with Togni reagent II in the presence of a catalytic amount of cesium carbonate (Cs2CO3) in chloroform at RT afforded methyl 4-(N-(trifluoromethoxy)acetamido)benzoate (2a). This intermediate was then converted to the final product methyl 4-acetamido-3-(trifluoromethoxy)benzoate (3a) in nitromethane at 120 &#176;C. This procedure is general and can be applied to the synthesis of a broad spectrum of ortho-trifluoromethoxylated aniline derivatives, which could serve as useful synthetic building blocks for the discovery and development of new pharmaceuticals, agrochemicals, and functional materials.

Protocol for the Synthesis of Ortho-trifluoromethoxylated Aniline Derivatives

An operationally simple procedure for the synthesis of ortho-trifluoromethoxylated aniline derivatives via a two-step sequence of O-trifluoromethylation of N-aryl-N-hydroxyacetamide followed by thermally induced intramolecular OCF3-migration is reported.

Protocolo para a Síntese de Derivados de Anilina Orto-trifluorometoxilados

Molecules bearing trifluoromethoxy (OCF3) group often show desired pharmacological and biological properties. However, facile synthesis of ...

A Protocol for the Production of Gliadin-cyanoacrylate Nanoparticles for Hydrophilic Coating

This article presents a protocol for the production of protein-based nanoparticles that changes the hydrophobic surface to hydrophilic by a simple spray coating. These nanoparticles are produced by the polymerization reaction of alkyl cyanoacrylate on the surface of cereal protein (gliadin) molecules. Alkyl cyanoacrylate is a monomer that instantly polymerizes at RT when it is applied to the surface of materials. Its polymerization reaction is initiated by the trace amounts of weakly basic or nucleophilic species on the surface, including moisture. Once polymerized, the polymerized alkyl cyanoacrylates show a strong affinity with the object materials because nitrile groups are in the backbone of poly (alkyl cyanoacrylate). Proteins also work as initiator for this polymerization because they contain amine groups that can initiate the polymerization of cyanoacrylate. If aggregated protein is used as an initiator, protein aggregate is surrounded by the hydrophobic poly(alkyl cyanoacrylate) chains after the polymerization reaction of alkyl cyanoacrylate. By controlling the experimental condition, particles in the nanometer range are produced. The produced nanoparticles readily adsorb to the surface of most materials including glass, metals, plastics, wood, leather, and fabrics. When the surface of a material is sprayed with the produced nanoparticle suspension and rinsed with water, the micellar structure of nanoparticle changes its conformation, and the hydrophilic proteins are exposed to the air. As a result, the nanoparticle-coated surface changes to hydrophilic.

This article presents a protocol for the production of protein-based nanoparticles that changes the hydrophobic surface to hydrophilic. The produced nanoparticle is an assembly of gliadin-cyanoacrylate diblock copolymers. Spray coating with the produced nanoparticle changes the surface of target material to a hydrophilic surface.

Um protocolo para a produção de nanopartículas Gliadina-cianoacrilato para hidrofílico Coating

This article presents a protocol for the production of protein-based nanoparticles that changes the hydrophobic surface to hydrophilic by a simple spray ...

A Simple and Efficient Protocol for the Catalytic Insertion Polymerization of Functional Norbornenes

Norbornene can be polymerized by a variety of mechanisms, including insertion polymerization whereby the double bond is polymerized and the bicyclic nature of the monomer is conserved. The resulting polymer, polynorbornene, has a very high glass transition temperature, Tg, and interesting optical and electrical properties. However, the polymerization of functional norbornenes by this mechanism is complicated by the fact that the endo substituted norbornene monomer has, in general, a very low reactivity. Furthermore, the separation of the endo substituted monomer from the exo monomer is a tedious task. Here, we present a simple protocol for the polymerization of substituted norbornenes (endo:exo ca. 80:20) bearing either a carboxylic acid or a pendant double bond. The process does not require that both isomers be separated, and proceeds with low catalyst loadings (0.01 to 0.02 mol%). The polymer bearing pendant double bonds can be further transformed in high yield, to afford a polymer bearing pendant epoxy groups. These simple procedures can be applied to prepare polynorbornenes with a variety of functional groups, such as esters, alcohols, imides, double bonds, carboxylic acids, bromo-alkyls, aldehydes and anhydrides.

We describe the catalytic insertion polymerization of 5-norbornene-2-carboxylic acid and 5-vinyl-2-norbornene to form functional polymers with a very high glass transition temperature.

Um protocolo simples e eficiente para a polimerização por inserção catalítica de norbornenos funcionais

Norbornene can be polymerized by a variety of mechanisms, including insertion polymerization whereby the double bond is polymerized and the bicyclic ...

A Protocol for Safe Lithiation Reactions Using Organolithium Reagents

Organolithium reagents are powerful tools in the synthetic chemist&#39;s toolbox. However, the extreme pyrophoric nature of the most reactive reagents warrants proper technique, thorough training, and proper personal protective equipment. To aid in the training of researchers using organolithium reagents, a thorough, step-by-step protocol for the safe and effective use of tert-butyllithium on an inert gas line or within a glovebox is described. As a model reaction, preparation of lithium tert-butyl amide by the reaction of tert-butyl amine with one equivalent of tert-butyl lithium is presented.

The safe and proper use of organolithium reagents is described.

Um protocolo para reações seguras litiação Usando organolï¿½io Reagentes

Organolithium reagents are powerful tools in the synthetic chemist&#39;s toolbox. However, the extreme pyrophoric nature of the most reactive reagents ...

An Optimized Protocol for the Efficient Radiolabeling of Gold Nanoparticles by Using a 125I-labeled Azide Prosthetic Group

Here, we demonstrate a detailed protocol for the radiosynthesis of a 125I-labeled azide prosthetic group and its application to the efficient radiolabeling of DBCO-group-functionalized gold nanoparticles using a copper-free click reaction. Radioiodination of the stannylated precursor (2) was carried out by using [125I]NaI and chloramine T as an oxidant at room temperature for 15 min. After HPLC purification of the crude product, the purified 125I-labeled azide (1) was obtained with high radiochemical yield (75 &plusmn; 10%, n = 8) and excellent radiochemical purity (&gt;99%). For the synthesis of radiolabeled 13-nm-sized gold nanoparticles, the DBCO-functionalized gold nanoparticles (3) were prepared by using a thiolated polyethylene glycol polymer. A copper-free click reaction between 1 and 3 gave the 125I-labeled gold nanoparticles (4) with more than 95% of radiochemical yield as determined by radio-thin-layer chromatography (radio-TLC). These results clearly indicate that the present radiolabeling method using a strain-promoted copper-free click reaction will be useful for the efficient and convenient radiolabeling of DBCO-group-containing nanomaterials.

An Optimized Protocol for the Efficient Radiolabeling of Gold Nanoparticles by Using a 125I-labeled Azide Prosthetic Group

A detailed procedure for the synthesis of a 125I-labeled azide and the radiolabeling of dibenzocyclooctyne (DBCO)-group-conjugated, 13-nm-sized gold nanoparticles using a copper-free click reaction is described.

Um protocolo otimizado para a radiomarcação eficiente de nanopartículas de ouro usando um<sup&gt; 125</sup&gt; Marcado com Eu Azida grupo prostético

Here, we demonstrate a detailed protocol for the radiosynthesis of a 125I-labeled azide prosthetic group and its application to the efficient ...

Protocol for the Solid-phase Synthesis of Oligomers of RNA Containing a 2'-O-thiophenylmethyl Modification and Characterization via Circular Dichroism

Solid-phase synthesis has been used to obtain canonical and modified polymers of nucleic acids, specifically of DNA or RNA, which has made it a popular methodology for applications in various fields and for different research purposes. The procedure described herein focuses on the synthesis, purification, and characterization of dodecamers of RNA 5&#39;-[CUA CGG AAU CAU]-3&#39; containing zero, one, or two modifications located at the C2&#39;-O-position. The probes are based on 2-thiophenylmethyl groups, incorporated into RNA nucleotides via standard organic synthesis and introduced into the corresponding oligonucleotides via their respective phosphoramidites. This report makes use of phosphoramidite chemistry via the four canonical nucleobases (Uridine (U), Cytosine (C), Guanosine (G), Adenosine (A)), as well as 2-thiophenylmethyl functionalized nucleotides modified at the 2&#39;-O-position; however, the methodology is amenable for a large variety of modifications that have been developed over the years. The oligonucleotides were synthesized on a controlled-pore glass (CPG) support followed by cleavage from the resin and deprotection under standard conditions, i.e., a mixture of ammonia and methylamine (AMA) followed by hydrogen fluoride/triethylamine/N-methylpyrrolidinone. The corresponding oligonucleotides were purified via polyacrylamide electrophoresis (20% denaturing) followed by elution, desalting, and isolation via reversed-phase chromatography (Sep-pak, C18-column). Quantification and structural parameters were assessed via ultraviolet-visible (UV-vis) and circular dichroism (CD) photometric analysis, respectively. This report aims to serve as a resource and guide for beginner and expert researchers interested in embarking in this field. It is expected to serve as a work-in-progress as new technologies and methodologies are developed. The description of the methodologies and techniques within this document correspond to a DNA/RNA synthesizer (refurbished and purchased in 2013) that uses phosphoramidite chemistry.

Protocol for the Solid-phase Synthesis of Oligomers of RNA Containing a 2'-O-thiophenylmethyl Modification and Characterization via Circular Dichroism

This article provides a detailed procedure on the solid-phase synthesis, purification, and characterization of dodecamers of RNA modified at the C2&#39;-O-position. UV-vis and circular dichroism photometric analyses are used to quantify and characterize structural aspects, i.e., single-strands or double-strands.

Protocolo para síntese de fase sólida de oligómeros de ARN contendo um 2&#39;-<em&gt; O</em&gt; -tiofenilmetilo Modificação e Caracterização através do Dicroísmo Circular

Solid-phase synthesis has been used to obtain canonical and modified polymers of nucleic acids, specifically of DNA or RNA, which has made it a popular ...

Facile Protocol for the Synthesis of Self-assembling Polyamine-based Peptide Amphiphiles (PPAs) and Related Biomaterials

Polyamine-based Peptide Amphiphiles (PPAs) are a new class of self-assembling amphiphilic biomaterials-related to the peptide amphiphiles (PAs). Traditional PAs possess charged amino acids as solubilizing groups (lysine, arginine), which are directly connected to a lipid segment or can contain a linker region made of neutral amino acids. Tuning the peptide sequence of PAs can yield diverse morphologies. Similarly, PPAs possess a hydrophobic segment and neutral amino acids, but also contain polyamine molecules as water solubilizing (hydrophilic) groups. As is the case with PAs, PPAs can also self-assemble into diverse morphologies, including small rods, twisted nano-ribbons, and fused nano-sheets, when dissolved in water. However, the presence of both primary and secondary amines on a single polyamine molecule poses a significant challenge when synthesizing PPAs. In this paper, we show a simple protocol, based on literature precedents, to achieve a facile synthesis of PPAs using solid phase peptide synthesis (SPPS). This protocol can be extended to the synthesis of PAs and other similar systems. We also illustrate the steps that are needed for cleavage from the resin, identification, and purification.

Facile Protocol for the Synthesis of Self-assembling Polyamine-based Peptide Amphiphiles PPAs and Related Biomaterials

The synthesis of polyamine-based peptide amphiphiles (PPAs) is a significant challenge due to the presence of multiple amine nitrogens, which requires judicious use of protecting groups to mask these reactive functionalities. In this paper, we describe a facile method for the preparation of these new class of self-assembling molecules.