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

Ce travail a été soutenu par des subventions de DOE des Grands Lacs Centre de recherche de la bioénergie (DOE BER Bureau de la science-DE-FC02 07ER64494). Nous sommes reconnaissants envers le Dr Xudong Zhang et ses membres du groupe pour des discussions techniques utiles et des commentaires précieux sur la finalisation du protocole.

1. Préparation de l&#39;échantillon et extraction d&#39;acide <ol><li> Lyophilisation des échantillons de sol après collecte sur le terrain. </li><li> Broyer et homogénéiser les échantillons de sol en utilisant un broyeur à boulets, broyeur du sol, ou d&#39;un mortier et un pilon. </li><li> Peser les échantillons de sol (contenant&gt; 0,3 mg N) dans un ballon de 25 ml d&#39;hydrolyse. </li><li> Ajouter 10 ml HCl 6M dans chaque flacon d&#39;hydrolyse, remplissez gaz N 2 dans les flacons, et fermer h...

<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>

Le présenté GC méthode basée sur l&#39;analyse de l&#39;acétate aldononitrile acide dérivé de la glucosamine et muramique fournit un procédé relativement rapide pour quantifier ces sucres aminés, des extraits du sol. Les dérivés sont chimiquement stables, et peut être déterminée dans une analyse. La méthode n&#39;est pas limitée à des échantillons de sol, et peuvent être simplifiées pour les échantillons de non-matrice du sol. La pompe à vide utilisée dans ce procéd?...

<table border="1"><tbody><tr><td> Nom du réactif </td><td> Entreprise </td><td> Numéro de catalogue </td></tr><tr><td> L&#39;acide muramique </td><td> Sigma-Aldrich </td><td> M2503-25MG </td></tr><tr><td> D-(+)-chlorhydrate de glucosamine </td><td> Sigma-Aldrich </td><td> G1514-100G </td></tr><tr><td> N-méthyl-D-glucamine </td><td> Sigma-Aldrich </td><td> M2004-500G </td></tr><tr><td> Le myo-inositol </td><td> Fisher Scientific </td><td> A307003G025 </td></tr><tr><td> Le méthanol (à sec) </td><td> Acros Organics </td><td> AC326950010 </td></tr><tr><td> 4-diméthylamino-pyridine </td><td> Acros Organics </td><td> AC148270050 </td></tr><tr><td> L&#39;acétate d&#39;éthyle </td><td> VWR International </td><td> BJGC100-4 </td></tr><tr><td> Chlorhydrate Hydroxlamine </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> L&#39;anhydride acétique </td> &lt;td&gt; Fisher Scientific </td><td> A10-100 </td></tr><tr><td> Le dichlorométhane (chlorure de méthylène) </td><td> Fisher Scientific </td><td> D37-500 </td></tr><tr><td> Hexane </td><td> Fisher Scientific </td><td> H303-4 </td></tr><tr><td> L&#39;acide chlorhydrique (6M) </td><td> Fisher Scientific </td><td> S456-4 </td></tr><tr><td> Chlorhydrate d&#39;hydroxylamine -15 N </td><td> Icône de services </td><td> IN5280 </td></tr><tr><td> L&#39;anhydride acétique -2 H (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 isotope de laboratoire </td><td> CLM-1396-1 </td></tr><tr><td> D&#39;ammonium sufate -15 N </td><td> Cambridge isotope de laboratoire </td><td> NLM-713-1 </td></tr><tr><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td> Nom de l&#39;équipement </td><td> Entreprise </td><td> Type </td></tr><tr><td> Rapid-Vap </td&gt; <td> Labconco </td><td> 790002 </td></tr><tr><td> Vacum pompe </td><td> KNF Neuberger </td><td> D-79112 </td></tr><tr><td> Flacon hydrolyse </td><td> Fisher Scientific </td><td> 06 423 </td></tr><tr><td> Microtube dérivatisation </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> Un Agilent série 1200 système HPLC couplée à une LC Agilent / MSD-TOF </td></tr></tbody></table>

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

Les approches quantitatives à des micro-organismes qui caractérisent sont cruciales pour une meilleure compréhension de l&#39;état et la fonction microbiennes dans les écosystèmes. Les stratégies actuelles de l&#39;analyse microbienne comprennent à la fois traditionnels de laboratoire de la culture-dépendantes techniques et celles qui sont basées sur l&#39;extraction directe et la détermination de certains biomarqueurs 1, 2. Peu d&#39;entre la diversité des espèces microbiennes qui habitent le sol peuvent être cultivées, afin de la culture-dépendantes des méthodes introduire des biais importants, une limitation absente dans l&#39;analyse des biomarqueurs. L&#39;acide glucosamine, la mannosamine, la galactosamine et muramique ont été bien servis que les mesures à la fois de la vie et de la masse microbienne morts, de ces acides de la glucosamine (le plus abondant) et muramique (uniquement à partir de la cellule bactérienne) sont des constituants les plus importants dans les systèmes sol 3 , 4. Cependant, le manque de connaissances sur l&#39;analyse limite la vulgarisation large entre pairs scientifiques. Parmi tous les exipiquer les méthodes d&#39;analyse, de dérivatisation à aldononitrile acétates suivie par GC-analyse basée sur a émergé comme une bonne option par rapport à l&#39;équilibre de façon optimale la précision, la sensibilité, la simplicité, une bonne séparation chromatographique, et la stabilité sur 5 stockage de l&#39;échantillon. Ici, nous présentons un protocole détaillé pour une analyse fiable et relativement simple de la glucosamine et l&#39;acide muramique à partir du sol après leur conversion à acétates aldononitrile. Le protocole comprend principalement quatre étapes: la digestion acide, la purification de l&#39;échantillon, et la détermination de dérivatisation GC. La procédure étape par étape est modifiée conformément à l&#39;ancien publications 6, 7. En outre, nous présentons une stratégie visant à valider la structure de l&#39;ion moléculaire du dérivé et ses fragments d&#39;ions formés sur l&#39;ionisation d&#39;électrons. Nous avons appliqué GC-EI-MS-SIM, LC-ESI-TOF-MS et réactifs marqués par des isotopes pour déterminer le poids moléculaire de l&#39;acétate aldononitrile dérivé de glucosamine et de muracide amique; nous avons utilisé le changement de masse de l&#39;isotope-étiquetés dérivés dans le spectre des ions d&#39;enquêter sur des fragments d&#39;ions de chaque dérivés 8. En plus de l&#39;élucidation théorique, la validation de l&#39;ion moléculaire du dérivé et ses fragments d&#39;ions sera utile aux chercheurs qui utilisent δ 13 C ou des fragments d&#39;ions de ces biomarqueurs dans les études biogéochimiques 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

Nous décrivons un protocole de la méthode pour l&#39;analyse par GC-base des dérivés de l&#39;acétate de aldonitrile glucosamine et d&#39;acide muramique extrait du sol. Pour élucider le mécanisme chimique, nous présentons également une stratégie visant à confirmer la structure de l&#39;instrument dérivé et les fragments d&#39;ions formés sur l&#39;ionisation d&#39;électrons.

GC basé sur la détection de l&#39;acétate de Aldononitrile acide dérivé de glucosamine et de muramique pour la détermination des résidus microbienne dans le sol

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

Les communautés microbiennes dans la Nature et de laboratoire - Interview

Recherche

Biologie

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

Détection directe de l&#39;activité Acétate de formation de l&#39;acétate kinase Enzyme

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

L&#39;utilisation de chémostats dans microbienne biologie des systèmes

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

Isolement des microorganismes du sol autochtones ayant un potentiel de Breaking Down biodégradables paillis de plastique films utilisés dans l&#39;agriculture

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

Pyrosequencing pour l&#39;identification microbienne et Caractérisation

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

Détermination de oxydation des acides gras et de la lipogenèse dans les hépatocytes primaires de souris

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

Isolement des régions génomiques spécifiques et l&#39;identification des molécules associées par 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

Méthodes pour la détermination des taux de glucose et oxydation des acides gras dans le coeur isolé de rat de travail

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

Un test de concurrence plaque comme une rapide évaluation préliminaire de la Suppression de la maladie

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

Analyse de l’ARN de microdissection à capture laser pour analyse d’expression génique spécifique aux tissus spatiaux et temporels chez les plantes

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