Name: gc-based detection of aldononitrile acetate derivatized glucosamine and muramic acid for microbial residue determination in soil
Uploaded: 2012-05-19T14:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about GC-based Detection of Aldononitrile Acetate Derivatized Glucosamine and Muramic Acid for Microbial Residue Determination in Soil at JoVE.com

Dit werk werd ondersteund door subsidies van DOE Great Lakes Bioenergy Research Center (DOE BER Office of Science DE-FC02-07ER64494). We zijn dankbaar aan Dr Xudong Zhang en zijn groepsleden voor nuttige technische discussies en waardevolle commentaar op het finaliseren van het protocol.

1. Monstervoorbereiding en zure extractie <ol><li> Freeze-droge grond monsters na veld collectie. </li><li> Grind en homogeniseer grondmonsters met behulp van een kogelmolen, bodem slijpmachine, of een vijzel en stamper. </li><li> Weeg grondmonsters (bevattende&gt; 0,3 mg N) in een 25 ml kolf hydrolyse. </li><li> Voeg 10 ml 6M HCl in elke hydrolyse fles, goed gevuld N 2 gas in de flessen, en de dop. </li><li> Hydrolyseren bij 105 ° C in een incubator gedurende 8 uur met een automatische tijdschakelaar. </l...

<ol>
	<li>Zelles, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fatty+acid+patterns+of+phospholipids+and+lipopolysaccharides+in+the+characterisation+of+microbial+communities+in+soil:+a+review.">Fatty acid patterns of phospholipids and lipopolysaccharides in the characterisation of microbial communities in soil: a review.</a> Biology and Fertility of Soils. 29, 111-129 (1999).</li><li>Kirk, 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=Methods+of+studying+soil+microbial+diversity.">Methods of studying soil microbial diversity.</a> Journal of Microbiological Methods. 58, 169-188 (2004).</li><li>Joergensen, R. G., Emmerling, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Methods+for+evaluating+human+impact+on+soil+microorganisms+based+on+their+activity,+biomass,+and+diversity+in+agricultural+soils.">Methods for evaluating human impact on soil microorganisms based on their activity, biomass, and diversity in agricultural soils.</a> Journal of Plant Nutrition and Soil Science. 169, 295-309 (2006).</li><li>Guggenberger, G., Frey, S. D., Six, J., Paustian, K., Elliott, E. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bacterial+and+fungal+cell-wall+residues+in+conventional+and+no-tillage+agroecosystems.">Bacterial and fungal cell-wall residues in conventional and no-tillage agroecosystems.</a> Soil Science Society of America Journal. 63, 1188-1198 (1999).</li><li>Amelung, W., Lal, R., Kimble, J. M., Follett, R. F., Stewart, B. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Assessment Methods for Soil Carbon. , 233-270 (2001).</li><li>Guerrant, G. O., Moss, C. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Determination+of+monosaccharides+as+aldononitrile,+O-methyloxime,+alditol,+and+cyclitol+acetate+derivatives+by+gas-chromatography.">Determination of monosaccharides as aldononitrile, O-methyloxime, alditol, and cyclitol acetate derivatives by gas-chromatography.</a> Analytical Chemistry. 56, 633-638 (1984).</li><li>Zhang, X., Amelung, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Gas+chromatographic+determination+of+muramic+acid,+glucosamine,+mannosamine,+and+galactosamine+in+soils.">Gas chromatographic determination of muramic acid, glucosamine, mannosamine, and galactosamine in soils.</a> Soil Biology and Biochemistry. 28, 1201-1206 (1996).</li><li>Liang, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Investigation+of+the+molecular+ion+structure+for+aldononitrile+acetate+derivatized+muramic+acid.">Investigation of the molecular ion structure for aldononitrile acetate derivatized muramic acid.</a> Journal of Microbiological Methods. 86, 224-230 (2011).</li><li>He, H., Xie, H., Zhang, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+novel+GC/MS+technique+to+assess+15N+and+13C+incorporation+into+soil+amino+sugars.">A novel GC/MS technique to assess 15N and 13C incorporation into soil amino sugars.</a> Soil Biology and Biochemistry. 38, 1083-1091 (2006).</li><li>Glaser, B., Gross, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Compound-specific+delta+13C+analysis+of+individual+amino+sugars+-+a+tool+to+quantify+timing+and+amount+of+soil+microbial+residue+stabilization.">Compound-specific delta 13C analysis of individual amino sugars - a tool to quantify timing and amount of soil microbial residue stabilization.</a> Rapid Communications in Mass Spectrometry. 19, 1409-1416 (2005).</li><li>Liang, C., Balser, T. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mass+spectrometric+characterization+of+amino+sugar+aldononitrile+acetate+derivatives+used+for+isotope+enrichment+assessment+of+microbial+residues.">Mass spectrometric characterization of amino sugar aldononitrile acetate derivatives used for isotope enrichment assessment of microbial residues.</a> Soil Biology and Biochemistry. 42, 904-909 (2010).</li><li>Liang, C., Pedersen, J. A., Balser, T. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Aminoglycoside+antibiotics+may+interfere+with+microbial+amino+sugar+analysis.">Aminoglycoside antibiotics may interfere with microbial amino sugar analysis.</a> Journal of Chromatography A. 1216, 5296-5301 (2009).</li></ol>

De gepresenteerde GC-gebaseerde methode voor de analyse van aldononitrile acetaat gederivatiseerde glucosamine en muramic zuur zorgt voor een relatief snelle methode om deze aminozuren suikers, gewonnen uit de bodem te kwantificeren. De derivaten zijn chemisch stabiel en kan worden bepaald in een analyse. De werkwijze is niet beperkt tot bodemmonsters, en kan worden vereenvoudigd monsters van niet-bodem matrix. De vacuümpomp in deze methode is gebouwd om zuurbestendig. We suggereren verder ...

<table border="1"><tbody><tr><td> Naam van het serum </td><td> Vennootschap </td><td> Catalogusnummer </td></tr><tr><td> Muramic zuur </td><td> Sigma-Aldrich </td><td> M2503-25mg </td></tr><tr><td> D-(+)-glucosaminehydrochloride </td><td> Sigma-Aldrich </td><td> G1514-100G </td></tr><tr><td> N-methyl-D-glucamine </td><td> Sigma-Aldrich </td><td> M2004-500G </td></tr><tr><td> Myo-inositol </td><td> Fisher Scientific </td><td> A307003G025 </td></tr><tr><td> Methanol (droog) </td><td> Acros Organics </td><td> AC326950010 </td></tr><tr><td> 4-dimethylamino-pyridine </td><td> Acros Organics </td><td> AC148270050 </td></tr><tr><td> Ethylacetaat </td><td> VWR International </td><td> BJGC100-4 </td></tr><tr><td> Hydroxlamine hydrochloride </td><td> Fisher Scientific </td><td> H330-100 </td></tr><tr><td> Pyridine </td><td> Fisher Scientific </td><td> P368-500 </td></tr><tr><td> Azijnzuuranhydride </td> &lt;td&gt; Fisher Scientific </td><td> A10-100 </td></tr><tr><td> Dichloormethaan (methyleenchloride) </td><td> Fisher Scientific </td><td> D37-500 </td></tr><tr><td> Hexaan </td><td> Fisher Scientific </td><td> H303-4 </td></tr><tr><td> Zoutzuur (6M) </td><td> Fisher Scientific </td><td> S456-4 </td></tr><tr><td> Hydroxylaminehydrochloride -15 N </td><td> Icoon diensten </td><td> IN5280 </td></tr><tr><td> Azijnzuuranhydride 2H (D 6 C 4 O 3) </td><td> Acros Organics </td><td> AC174670050 </td></tr><tr><td> D-glucose-U -13 C </td><td> Cambridge isotopen lab </td><td> CLM-1,396-1 </td></tr><tr><td> Ammonium sufate -15 N </td><td> Cambridge isotopen lab </td><td> NLM-713-1 </td></tr><tr><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td> Benaming van het apparaat </td><td> Vennootschap </td><td> Type </td></tr><tr><td> Rapid-Vap </td&gt; <td> LabConco </td><td> 790002 </td></tr><tr><td> Vacum pomp </td><td> KNF Neuberger </td><td> D-79112 </td></tr><tr><td> Hydrolyse fles </td><td> Fisher Scientific </td><td> 06 423a </td></tr><tr><td> Derivatisering microvaatje </td><td> Fisher Scientific </td><td> 06-100E </td></tr><tr><td> GC </td><td> Hewlett-Packard </td><td> 6890 </td></tr><tr><td> MS </td><td> Hewlett-Packard </td><td> 5972 </td></tr><tr><td> LC-ESI-TOF-MS </td><td> Agilent </td><td> Een Agilent 1200 Series HPLC systeem gekoppeld aan een Agilent LC / MSD-TOF </td></tr></tbody></table>

gc-based detection of aldononitrile acetate derivatized glucosamine and muramic acid for microbial residue determination in soil

Kwantitatieve benaderingen van het karakteriseren van micro-organismen zijn cruciaal voor een breder begrip van de microbiële status en functie binnen ecosystemen. De huidige strategieën voor microbiële analyse zowel traditionele laboratorium cultuur-afhankelijke technieken en op basis van directe extractie en de vaststelling van bepaalde biomarkers 1, 2. Er zijn maar weinig onder de diversiteit van microbiële soorten bewonen bodem kan worden gekweekt, zodat cultuur-afhankelijke methoden in te voeren belangrijke vooroordelen, een beperking afwezig in biomarker analyse. De glucosamine, mannosamine, galactosamine en muramic zuur zijn goed gediend als maatregelen van zowel de levenden en de doden microbiële massa, van die de glucosamine (meest voorkomende) en muramic zuur (uniek van bacteriële cel) zijn de belangrijkste bestanddelen in de bodem systemen 3 4. Echter, het gebrek aan kennis over de analyse beperkt de brede popularisering onder de wetenschappelijke collega&#39;s. Van alle Existeken analysemethoden, derivatisering tot aldononitrile acetaten gevolgd door GC-gebaseerde analyse is naar voren gekomen als een goede optie met betrekking tot een optimale afweging van precisie, gevoeligheid, eenvoud, goede chromatografische scheiding, en de stabiliteit bij de opslag van monsters 5. Hier presenteren we een gedetailleerd protocol voor een betrouwbare en relatief eenvoudige analyse van glucosamine en muramic zuur uit bodem na hun bekering tot aldononitrile acetaten. Het protocol omvat hoofdzakelijk vier stappen: zuur spijsvertering, monster zuivering, derivatisering en GC vastberadenheid. De stap-voor-stap procedure wordt aangepast aan voormalige publicaties 6, 7. Daarnaast presenteren we een strategie om structureel valideren van de moleculaire ionen van het derivaat en de ion-fragmenten gevormd op elektron ionisatie. Wij pasten GC-MS-EI-SIM, LC-ESI-TOF-MS en isotopisch gelabeld reagens het molecuulgewicht van aldononitrile acetaat gederivatiseerde glucosamine en mur bepalenAmic zuur, gebruikten we de massa verschuiving van isotopen gemerkt zijn derivaten in de ion-spectrum om ion fragmenten van elk 8 derivaten te onderzoeken. Naast de theoretische verklaring, de validatie van moleculaire ionen van het derivaat en de ion fragmenten nuttig onderzoekers die δ 13 C of ion fragmenten van deze biomarkers in biogeochemische studies 9, 10.

Watch this Scientific Journal Video about GC-based Detection of Aldononitrile Acetate Derivatized Glucosamine and Muramic Acid for Microbial Residue Determination in Soil at JoVE.com

GC-based Detection of Aldononitrile Acetate Derivatized Glucosamine and Muramic Acid for Microbial Residue Determination in Soil

We beschrijven een methode protocol voor de GC-gebaseerde analyse van de aldonitrile acetaat derivaten van glucosamine en muramic zuur gewonnen uit de bodem. Ter verduidelijking van de chemische mechanisme ook een strategie op de structuur van het derivaat en de ion gevormde fragmenten op elektronen ionisatie bevestigen.

GC-gebaseerde detectie van Aldononitrile Acetaat Gederivatiseerde Glucosamine en Muramic Zuur voor Microbiële Residu Bepaling in de bodem

Quantitative approaches to characterizing microorganisms are crucial for a broader understanding of the microbial status and function within ecosystems. ...

Research

JoVE Journal

Biology

Microbial Communities in Nature and Laboratory - Interview

Microbiële gemeenschappen in de natuur en laboratorium - Interview

Direct Detection of the Acetate-forming Activity  of the Enzyme Acetate Kinase

Directe detectie van de acetaat-vormende activiteit van het enzym acetaat Kinase

Acetate kinase, a member of the acetate and sugar kinase-Hsp70-actin (ASKHA) enzyme superfamily1-5, is responsible for the reversible phosphorylation of ...

The Use of Chemostats in Microbial Systems Biology

Het gebruik van chemostaten in Microbiële Systems Biology

Cells regulate their rate of growth in response to signals from the external world. As the cell grows, diverse cellular processes must be coordinated ...

Isolation of Native Soil Microorganisms with Potential for Breaking Down Biodegradable Plastic Mulch Films Used in Agriculture

Isolatie van de Native Soil Micro-organismen met Potentieel voor Breaking Down Biologisch afbreekbaar plastic mulch films gebruikt in de landbouw

Fungi native to agricultural soils that colonized commercially available biodegradable mulch (BDM) films were isolated and assessed for potential to ...

Pyrosequencing for Microbial Identification and Characterization

Pyrosequentiebepaling voor Microbiële identificatie en karakterisering

Pyrosequencing is a versatile technique that facilitates microbial genome sequencing that can be used to identify bacterial species, discriminate ...

Determination of Fatty Acid Oxidation and Lipogenesis in Mouse Primary Hepatocytes

Bepaling van vetzuuroxidatie en Lipogenese in Mouse primaire hepatocyten

Lipid metabolism in liver is complex. In addition to importing and exporting lipid via lipoproteins, hepatocytes can oxidize lipid via fatty acid ...

Isolation of Specific Genomic Regions and Identification of Associated Molecules by enChIP

Isolatie van specifieke genomische regio en identificatie van geassocieerde moleculen door enChIP

The identification of molecules associated with specific genomic regions of interest is required to understand the mechanisms of regulation of the ...

Methods for the Determination of Rates of Glucose and Fatty Acid Oxidation in the Isolated Working Rat Heart

Methoden voor de bepaling van de prijs van glucose en vetzuuroxidatie in het geïsoleerde hart Working Rat

The mammalian heart is a major consumer of ATP and requires a constant supply of energy substrates for contraction. Not surprisingly, alterations of ...

A Plate Competition Assay As a Quick Preliminary Assessment of Disease Suppression

Een plaat competitie Assay als een snelle voorafgaande beoordeling van de onderdrukking van de ziekte

The goal was to develop and optimize a simple, affordable, and effective bioassay to detect disease suppressive ability of a specific compost against ...

Laser-Capture Microdissection RNA-Sequencing for Spatial and Temporal Tissue-Specific Gene Expression Analysis in Plants

Laser-Capture Microdissection RNA-Sequencing voor ruimtelijke en temporale weefsel-specifieke genexpressie analyse in planten

The development of a complex multicellular organism is governed by distinct cell types that have different transcriptional profiles. To identify ...