Name: concentration of metabolites from low-density planktonic communities for environmental metabolomics using nuclear magnetic resonance spectroscopy
Uploaded: 2012-04-07T14:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Concentration of Metabolites from Low-density Planktonic Communities for Environmental Metabolomics using Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy at JoVE.com

Cette recherche a été financée en partie par des subventions en aide à la recherche scientifique pour contester la recherche exploratoire (JK), et la recherche scientifique (A) (JK et SM) du ministère de l&#39;Education, la Culture, des Sports, des Sciences et Technologie, Japon . Un RIKEN FPR bourse (RCE) a fourni un appui supplémentaire. Les auteurs expriment leur gratitude à MM. Eisuke Chikayama, Yasuyo Sekiyama et Mami Okamoto pour l&#39;assistance technique avec la RMN et les analyses statistiques.

1. Préparation du filtre pour éliminer extractibles <ol><li> Utilisez de 25 mm de diamètre de 0,22 um des pores de taille Durapore PVDF filtres hydrophiles (Millipore). Placer les filtres dans un bécher propre de 500 ml en pyrex à l&#39;aide des pincettes. Pré-rincer trois fois avec de l&#39;eau distillée. Swirl bien que vous rincer pour éviter les filtres de coller les uns aux autres. Ajouter 300 ml Milli-Q (Millipore) ou l&#39;équivalent en eau de qualité. Autoclave pour faciliter l&#39;enlèvement complet...

<ol>
	<li>Bundy, J. G., Davey, M. P., Viant, M. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Environmental+metabolomics:+a+critical+review+and+future+perspectives.">Environmental metabolomics: a critical review and future perspectives.</a> Metabolomics. 5, 3-21 (2008).</li><li>Chikayama, E., 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=Statistical+indices+for+simultaneous+large-scale+metabolite+detections+for+a+single+NMR+spectrum.">Statistical indices for simultaneous large-scale metabolite detections for a single NMR spectrum.</a> Anal. Chem. 82, 1653-1658 (2010).</li><li>Lewis, I. A., Schommer, S. C., Markley, J. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=rNMR:+open+source+software+for+identifying+and+quantifying+metabolites+in+NMR+spectra.">rNMR: open source software for identifying and quantifying metabolites in NMR spectra.</a> Magn. Reson. Chem. 47, S123-S126 (2009).</li><li>Li, 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=Symbiotic+gut+microbes+modulate+human+metabolic+phenotypes.">Symbiotic gut microbes modulate human metabolic phenotypes.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 105, 2117-2122 (2008).</li><li>Mochida, K., Furuta, T., Ebana, K., Shinozaki, K., Kikuchi, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Correlation+exploration+of+metabolic+and+genomic+diversity+in+rice.">Correlation exploration of metabolic and genomic diversity in rice.</a> BMC Genomics. 10, 568 (2009).</li><li>Fukuda, S., 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=Bifidobacteria+can+protect+from+enteropathogenic+infection+through+production+of+acetate.">Bifidobacteria can protect from enteropathogenic infection through production of acetate.</a> Nature. 469, 543-547 (2011).</li><li>Kikuchi, J., Hirayama, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Practical+aspects+of+stable+isotope+labeling+of+higher+plants+for+a+hetero-nuclear+multi-dimensional+NMR-based+metabolomics.">Practical aspects of stable isotope labeling of higher plants for a hetero-nuclear multi-dimensional NMR-based metabolomics.</a> Methods Mol. Biol. 358, 273-286 (2007).</li><li>Martin, F. 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=A+top-down+systems+biology+view+of+microbiome-mammalian+metabolic+interactions+in+a+mouse+model.">A top-down systems biology view of microbiome-mammalian metabolic interactions in a mouse model.</a> Mol. Syst. Biol. 3, 112 (2007).</li><li>Mahrous, E. A., Lee, R. B., Lee, R. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+rapid+approach+to+lipid+profiling+of+mycobacteria+using+2D+HSQC+NMR+maps.">A rapid approach to lipid profiling of mycobacteria using 2D HSQC NMR maps.</a> J. Lipid Res. 49, 455-463 (2008).</li><li>Fukuda, S., 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=Evaluation+and+characterization+of+bacterial+metabolic+dynamics+with+a+novel+profiling+technique,+real-time+metabolotyping.">Evaluation and characterization of bacterial metabolic dynamics with a novel profiling technique, real-time metabolotyping.</a> PloS ONE. 4, e4893 (2009).</li><li>Date, 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=New+monitoring+approach+for+metabolic+dynamics+in+microbial+ecosystems+using+stable-isotope-labeling+technologies.">New monitoring approach for metabolic dynamics in microbial ecosystems using stable-isotope-labeling technologies.</a> J. Biosci. Bioeng. 110, 87-93 (2010).</li><li>Nakanishi, 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=Dynamic+omics+approach+identifies+nutrition-mediated+microbial+interactions.">Dynamic omics approach identifies nutrition-mediated microbial interactions.</a> J. Proteome Res. 10, 824-836 (2011).</li><li>Falkowski, P., Barber, R., Smetacek, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Biogeochemical+controls+and+feedbacks+on+ocean+primary+production.">Biogeochemical controls and feedbacks on ocean primary production.</a> Science. 281, 200-207 (1998).</li><li>Viant, M. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Metabolomics+of+aquatic+organisms:+the+new+'omics'+on+the+block.">Metabolomics of aquatic organisms: the new 'omics' on the block.</a> Mar. Ecol. Prog. Ser. 332, 301-306 (2007).</li><li>Sekiyama, Y., Chikayama, E., Kikuchi, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Evaluation+of+a+semipolar+solvent+system+as+a+step+toward+heteronuclear+multidimensional+NMR-based+metabolomics+for+13C-labeled+bacteria,+plants,+and+animals.">Evaluation of a semipolar solvent system as a step toward heteronuclear multidimensional NMR-based metabolomics for 13C-labeled bacteria, plants, and animals.</a> Anal. Chem. 83, 719-726 (2011).</li><li>Delaglio, F., 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=NMRPipe:+A+multidimensional+spectral+processing+system+based+on+UNIX+pipes.">NMRPipe: A multidimensional spectral processing system based on UNIX pipes.</a> J. Biomol. NMR. 6, 277-293 (1995).</li><li>Wang, 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=Automics:+an+integrated+platform+for+NMR-based+metabonomics+spectral+processing+and+data+analysis.">Automics: an integrated platform for NMR-based metabonomics spectral processing and data analysis.</a> BMC Bioinformatics. 10, 83 (2009).</li><li>Eldon, 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=BioMagResBank.">BioMagResBank.</a> Nucleic Acids Res. 36, D402-D408 (2007).</li><li>Sekiyama, Y., Chikayama, E., Kikuchi, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Profiling+polar+and+semipolar+plant+metabolites+throughout+extraction+processes+using+a+combined+solution-state+and+high-resolution+magic+angle+spinning+NMR+approach.">Profiling polar and semipolar plant metabolites throughout extraction processes using a combined solution-state and high-resolution magic angle spinning NMR approach.</a> Anal. Chem. 82, 1643-1652 (2011).</li></ol>

La méthode d&#39;extraction de filtration et de son métabolite démontré ici permet de biomasse planctonique microbienne être collectées en quantité suffisante pour la métabolomique RMN. Bien que l&#39;extraction d&#39;une solution aqueuse ne solubles métabolites en utilisant des KPI et 1D 1 H RMN est démontrée, les solvants d&#39;extraction d&#39;autres approches et spectroscopiques peuvent être utilisés. Un exemple intéressant est l&#39;utilisation de méthanol deutéré comme solvant semi-pola...

<table border="1"><tbody><tr><td> Nom du réactif </td><td> Entreprise </td><td> Numéro de catalogue </td><td> Commentaires </td></tr><tr><td> 0,22 um PVDF hydrophile Durapore filtres, 25 mm </td><td> Millipore </td><td> GVWP02500 </td><td></td></tr><tr><td> Titulaire Microanalyse filtre, 25 mm, fritte de verre soutien </td><td> Millipore </td><td> XX1002500 </td><td></td></tr><tr><td> 3-lieu collecteur, 47 mm, en acier inoxydable </td><td> Millipore </td><td> XX2504735 </td><td></td></tr><tr><td> KH 2 PO 4 </td><td> Wako </td><td> 169-04245 </td><td></td></tr><tr><td> K 2 HPO 4 </td><td> Wako </td><td> 164-04295 </td><td></td></tr><tr><td> Oxyde de deutérium, 2 H&gt; 90% </td><td> Campridge Laboratoties isotopes </td><td> DLM-4 </td><td></td<html> &gt; </tr><tr><td> DSS </td><td> Fluka </td><td> 92754 </td><td></td></tr><tr><td> Automill </td><td> Tokken </td><td> TK-AM4 </td><td> Concasseurs en acier inoxydable inclus </td></tr><tr><td> Thermomixer confort </td><td> Eppendorf </td><td> 5355 000.011 </td><td></td></tr><tr><td> Bioruptor </td><td> Diagenode </td><td> UCD-200 </td><td></td></tr><tr><td> Évaporateur sous vide </td><td> Eyela </td><td> CVE-3100 </td><td></td></tr><tr><td> RMN </td><td> Bruker </td><td> DRX-500 avec 5 mm de TXI sonde </td><td></td></tr><tr><td> Spectral outil binning </td><td> Développé à l&#39;origine </td><td> FT2DB </td><td> <a href="https://database.riken.jp/ecomics/">https://database.riken.jp/ecomics/</a> </td></tr><tr><td> Outil d&#39;annotation et de base de données métabolite </td><td> Développé à l&#39;origine </td><td> SpinAssign </td><td>= Nmr_search &quot;&gt; http://prime.psc.riken.jp/?action=nmr_search </td></tr></tbody></table>

concentration of metabolites from low-density planktonic communities for environmental metabolomics using nuclear magnetic resonance spectroscopy

L&#39;environnement métabolomique est un domaine émergent qui est de promouvoir la compréhension nouvelle dans la façon dont les organismes de répondre et d&#39;interagir avec l&#39;environnement et l&#39;autre au niveau biochimique 1. La résonance magnétique nucléaire (RMN) est l&#39;un de plusieurs technologies, y compris chromatographie en phase gazeuse-spectrométrie de masse (GC-MS), avec la promesse considérable pour de telles études. Avantages de la RMN est qu&#39;il est adapté à des analyses non ciblées, fournit des informations structurelles et les spectres peuvent être interrogés de façon quantitative et statistique des bases de données récemment disponibles contre des spectres métabolite individuelle 2,3. En outre, les données spectrales de RMN peuvent être combinées avec des données provenant d&#39;autres niveaux omique (transcriptomique, par exemple, la génomique) pour fournir une compréhension plus complète des réponses physiologiques des taxons les uns aux autres et l&#39;environnement 4,5,6. Cependant, la RMN est moins sensible que d&#39;autres techniques de métabolomique, ce qui rend difficile à apnappe à des systèmes microbiens naturels où les populations d&#39;échantillons peuvent être concentrations de faible densité et de son métabolite faibles par rapport à des métabolites de bien défini et facilement extractibles sources telles que les tissus entiers, ou de cellules biofluides-cultures. Par conséquent, les quelques directs sur l&#39;environnement métabolomique de microbes réalisées à ce jour ont été limitées à la culture à base de ou facilement définies à haute densité tels que les écosystèmes d&#39;accueil-symbiotes systèmes, construits co-cultures ou des manipulations de l&#39;environnement intestin, où l&#39;étiquetage des isotopes stables peuvent être en outre utilisé pour amplifier les signaux de RMN 7,8,9,10,11,12. Les méthodes qui facilitent la concentration et la collecte des métabolites de l&#39;environnement à des concentrations appropriées pour la RMN font défaut. Depuis l&#39;attention récente a été donnée aux métabolomique de l&#39;environnement d&#39;organismes dans le milieu aquatique, où une grande partie du flux d&#39;énergie et des matériaux est médiée par la communauté planctonique 13,14, nous avons développé une méthode pour la concentrationtion et l&#39;extraction de l&#39;ensemble de la communauté-métabolites de systèmes microbiens planctoniques par filtration. Disponibles dans le commerce hydrophiles poly-1 ,1-difluoroéthylène (PVDF) filtres sont spécialement traitées pour supprimer complètement extractibles, ce qui peut apparaître autrement en tant que contaminants dans les analyses ultérieures. Ces filtres traités sont ensuite utilisés pour filtrer des échantillons environnementaux ou expérimentaux d&#39;intérêt. Filtres contenant l&#39;échantillon humide sont lyophilisée et une solution aqueuse-solubles métabolites sont extraits directement de la spectroscopie RMN classique en utilisant un tampon phosphate de potassium standardisé d&#39;extraction 2. Données issues de ces méthodes peuvent être analysées statistiquement pour identifier les tendances significatives, ou intégrée à d&#39;autres niveaux omique pour la compréhension globale de la communauté et la fonction des écosystèmes.

Watch this Scientific Journal Video about Concentration of Metabolites from Low-density Planktonic Communities for Environmental Metabolomics using Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy at JoVE.com

Concentration of Metabolites from Low-density Planktonic Communities for Environmental Metabolomics using Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy

Une méthode pour l&#39;extraction de métabolite communautés planctoniques microbiens est présenté. Échantillonnage ensemble de la communauté est réalisée par filtration sur des filtres spécialement préparés. Après lyophilisation, aqueuse-solubles métabolites sont extraits. Cette approche permet une application de la métabolomique environnementaux trans-omique enquêtes de communautés microbiennes naturelles ou expérimentales.

Concentration des métabolites issus de communautés planctoniques à faible densité de l&#39;environnement en utilisant métabolomique résonance magnétique nucléaire

Environmental metabolomics is an emerging field that is promoting new understanding in how organisms respond to and interact with the environment and each ...

Research

JoVE Journal

Biology

Microbial Communities in Nature and Laboratory - Interview

Les communautés microbiennes dans la Nature et de laboratoire - Interview

Recherche

Biologie

In vitro Labeling of Human Embryonic Stem Cells for Magnetic Resonance Imaging

Marquage in vitro des cellules souches embryonnaires humaines pour l&#39;imagerie par résonance magnétique

Human embryonic stem cells (hESC) have demonstrated the ability to restore the injured myocardium. Magnetic resonance imaging (MRI) has emerged as one of ...

Analyzing Gene Expression from Marine Microbial Communities using Environmental Transcriptomics

Analysant l&#39;expression de gènes à partir communautés microbiennes marines utilisant Transcriptomique environnement

Analogous to metagenomics, environmental transcriptomics (metatranscriptomics) retrieves and sequences environmental mRNAs from a microbial assemblage ...

Detection of Nitric Oxide and Superoxide Radical Anion by Electron Paramagnetic Resonance Spectroscopy from Cells using Spin Traps

Détection de l&#39;oxyde nitrique et de l&#39;anion superoxyde radical par spectroscopie de résonance paramagnétique électronique à partir de cellules en utilisant des pièges de spin

Reactive nitrogen/oxygen species (ROS/RNS) at low concentrations play an important role in regulating cell function, signaling, and immune response but in ...

Preparation, Purification, and Characterization of Lanthanide Complexes for Use as Contrast Agents for Magnetic Resonance Imaging

Préparation, la purification et la caractérisation des complexes de lanthanides pour utilisation comme agents de contraste pour imagerie par résonance magnétique

Polyaminopolycarboxylate-based ligands are commonly used to chelate lanthanide ions, and the resulting complexes are 
useful as contrast agents for ...

Quantifying Mixing using Magnetic Resonance Imaging

Quantifier mélange à l&#39;aide d&#39;imagerie par résonance magnétique

Mixing is a unit operation that combines two or more components into a homogeneous mixture.  This work involves mixing two viscous liquid streams using an ...

Purification of Transcripts and Metabolites from Drosophila Heads

Purification of Transcripts and Metabolites from Drosophila Heads

Purification des relevés de notes et de métabolites<em&gt; Drosophila</em&gt; Têtes

For the last decade, we have tried to understand the molecular and cellular mechanisms of neuronal degeneration using Drosophila as a model organism. ...

Removal of Exogenous Materials from the Outer Portion of Frozen Cores to Investigate the Ancient Biological Communities Harbored Inside

Enlèvement des matériaux exogènes de la partie extérieure des surgelés Cores d&#39;enquêter sur l&#39;Ancien Communautés biologiques nourrissais intérieur

The cryosphere offers access to preserved organisms that persisted under past environmental conditions. In fact, these frozen materials could reflect ...

Experimental Protocol for Using Drosophila As an Invertebrate Model System for Toxicity Testing in the Laboratory

Experimental Protocol for Using Drosophila As an Invertebrate Model System for Toxicity Testing in the Laboratory

Protocole expérimental pour l’utilisation de drosophile comme un système modèle d’invertébrés pour les essais de toxicité en laboratoire

Emergent properties and external factors (population-level and ecosystem-level interactions, in particular) play important roles in mediating ...

Co-immunoprecipitation Assay Using Endogenous Nuclear Proteins from Cells Cultured Under Hypoxic Conditions

Essai de co-immunoprécipitation des protéines nucléaires endogènes de cellules cultivées dans des Conditions hypoxiques

Low oxygen levels (hypoxia) trigger a variety of adaptive responses with the Hypoxia-inducible factor 1 (HIF-1) complex acting as a master regulator. ...