Name: semi-quantitative analysis of peptidoglycan by liquid chromatography mass spectrometry and bioinformatics
Uploaded: 2020-10-13T15:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Semi-Quantitative Analysis of Peptidoglycan by Liquid Chromatography Mass Spectrometry and Bioinformatics at JoVE.com

Die Autoren danken Dr. Jennifer Geddes-McAlister und Dr. Anthony Clarke für ihre Beiträge zur Verfeinerung dieses Protokolls. Diese Arbeit wurde durch Betriebskostenzuschüsse des CIHR unterstützt, die an C.M.K. (PJT 156111) vergeben wurden, und durch einen NSERC Alexander Graham Bell CGS D, der an E.M.A. vergeben BioRender.com wurde.

1. Peptidoglycan Probenvorbereitung
<ol><li>Wachstum von Bakterienkulturen HINWEIS: Das Wachstum der Bakterienkulturen variiert je nach Bakterienart und den untersuchten Wachstumsbedingungen. Die zu testenden experimentellen Parameter bestimmen die Wachstumsbedingungen.<ol><li>Züchten Sie Bakterienkulturen unter Wachstumsbedingungen, die für den Bakterienstamm und das experimentelle Design erforderlich sind. Züchten Sie Bakterien als dreifache Kulturen (biologische Replikate), d.h. drei separate ...

<ol>
	<li>Vollmer, W., Blanot, D., de Pedro, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Peptidoglycan+structure+and+architecture.">Peptidoglycan structure and architecture.</a> FEMS Microbiology Reviews. 32, 149-167 (2007).</li><li>Pazos, M., Peters, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Peptidoglycan.">Peptidoglycan.</a> Sub-cellular Biochemistry. 92, 127-168 (2019).</li><li>Typas, A., Banzhaf, M., Gross, C. A., Vollmer, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=From+the+regulation+of+peptidoglycan+synthesis+to+bacterial+growth+and+morphology.">From the regulation of peptidoglycan synthesis to bacterial growth and morphology.</a> Nature Reviews. Microbiology. 10 (2), 123-136 (2011).</li><li>Yadav, A. K., Espaillat, A., Cava, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bacterial+strategies+to+preserve+cell+wall+integrity+against+environmental+threats.">Bacterial strategies to preserve cell wall integrity against environmental threats.</a> Frontiers in Microbiology. 9, 2064 (2018).</li><li>Bera, A., Herbert, S., Jakob, A., Vollmer, W., G&#246;tz, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Why+are+pathogenic+staphylococci+so+lysozyme+resistant?+The+peptidoglycan+O-acetyltransferase+OatA+is+the+major+determinant+for+lysozyme+resistance+of+Staphylococcus+aureus.">Why are pathogenic staphylococci so lysozyme resistant? The peptidoglycan O-acetyltransferase OatA is the major determinant for lysozyme resistance of Staphylococcus aureus.</a> Molecular Microbiology. 55 (3), 778-787 (2005).</li><li>Brott, A. S., Clarke, A. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Peptidoglycan+O-acetylation+as+a+virulence+factor:+its+effect+on+lysozyme+in+the+innate+immune+system.">Peptidoglycan O-acetylation as a virulence factor: its effect on lysozyme in the innate immune system.</a> Antibiotics. 8 (3), 94 (2019).</li><li>Putty, S., Vemula, H., Bobba, S., Gutheil, W. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+liquid+chromatography-tandem+mass+spectrometry+assay+for+D-Ala-D-Lac:+A+key+intermediate+for+vancomycin+resistance+in+vancomycin-resistant+Enterococci.">A liquid chromatography-tandem mass spectrometry assay for D-Ala-D-Lac: A key intermediate for vancomycin resistance in vancomycin-resistant Enterococci.</a> Analytical Biochemistry. 442 (2), 166-171 (2013).</li><li>Arthur, 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=Evidence+for+in+vivo+incorporation+of+D-lactate+into+peptidoglycan+precursors+of+vancomycin-resistant+Enterococci.">Evidence for in vivo incorporation of D-lactate into peptidoglycan precursors of vancomycin-resistant Enterococci.</a> Antimicrobial Agents and Chemotherapy. 36 (4), 867-869 (1992).</li><li>Mardarowicz, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Isolierung+und+Charakterisierung+des+Murein-Sacculus+von+Brucella.">Isolierung und Charakterisierung des Murein-Sacculus von Brucella.</a> Z. Naturforsdig. 21, 1006-1007 (1966).</li><li>Glauner, B., H&#246;ltje, J. V., Schwarz, U. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+composition+of+the+murein+of+Escherichia+coli.">The composition of the murein of Escherichia coli.</a> The Journal of Biological Chemistry. 263 (21), 10088-10095 (1988).</li><li>Glauner, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Separation+and+quantification+of+muropeptides+with+high-performance+liquid+chromatography.">Separation and quantification of muropeptides with high-performance liquid chromatography.</a> Analytical Biochemistry. 172, 451-464 (1988).</li><li>Anderson, E. 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=Peptidoglycomics+reveals+compositional+changes+in+peptidoglycan+between+biofilm-+and+planktonic-derived+Pseudomonas+aeruginosa.">Peptidoglycomics reveals compositional changes in peptidoglycan between biofilm- and planktonic-derived Pseudomonas aeruginosa.</a> The Journal of Biological Chemistry. 295 (2), 504-516 (2020).</li><li>van der Aart, L. 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=High-resolution+analysis+of+the+peptidoglycan+composition+in+Streptomyces+coelicolor.">High-resolution analysis of the peptidoglycan composition in Streptomyces coelicolor.</a> Journal of Bacteriology. 200 (20), 00290 (2018).</li><li>Bern, M., Beniston, R., Mesnage, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Towards+an+automated+analysis+of+bacterial+peptidoglycan+structure.">Towards an automated analysis of bacterial peptidoglycan structure.</a> Analytical and Bioanalytical Chemistry. 409, 551-560 (2017).</li><li>Brott, A. S., Sychantha, D., Clarke, A. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Assays+for+the+enzymes+catalyzing+the+O-acetylation+of+bacterial+cell+wall+polysaccharides.">Assays for the enzymes catalyzing the O-acetylation of bacterial cell wall polysaccharides.</a> Methods in Molecular Biology. 1954, 115-136 (2019).</li><li>Clarke, A. 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D., Foster, E. E., Thadani, A. N., Ramirez, A. J., Kim, S. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Inhibition+of+Staphylococcus+aureus+cell+wall+biosynthesis+by+desleucyl-oritavancin:+A+quantitative+peptidoglycan+composition+analysis+by+mass+spectrometry.">Inhibition of Staphylococcus aureus cell wall biosynthesis by desleucyl-oritavancin: A quantitative peptidoglycan composition analysis by mass spectrometry.</a> Journal of Bacteriology. 199 (15), 00278 (2017).</li><li>Glauner, B., H&#246;ltje, J. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Growth+pattern+of+the+murein+sacculus+of+Escherichia+coli.">Growth pattern of the murein sacculus of Escherichia coli.</a> The Journal of Biological Chemistry. 265 (31), 18988-18996 (1990).</li><li>Espaillat, 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=Chemometric+analysis+of+bacterial+peptidoglycan+reveals+atypical+modifications+that+empower+the+cell+wall+against+predatory+enzymes+and+fly+innate+immunity.">Chemometric analysis of bacterial peptidoglycan reveals atypical modifications that empower the cell wall against predatory enzymes and fly innate immunity.</a> Journal of the American Chemical Society. 138 (29), 9193-9204 (2016).</li><li>Quintela, J. C., Caparros, M., de Pedro, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Variability+of+peptidoglycan+structural+parameters+in+Gram-negative+bacteria.">Variability of peptidoglycan structural parameters in Gram-negative bacteria.</a> FEMS Microbiology Letters. 125, 95-100 (1995).</li><li>Quintela, J. C., Zollner, P., Portillo, F. G., Allmaier, G., de Pedro, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cell+wall+structural+divergence+among+Thermus+spp.">Cell wall structural divergence among Thermus spp.</a> FEMS Microbiology Letters. 172, 223-229 (1999).</li><li>Torrens, G., 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=Comparative+analysis+of+peptidoglycans+from+Pseudomonas+aeruginosa+isolates+recovered+from+chronic+and+acute+infections.">Comparative analysis of peptidoglycans from Pseudomonas aeruginosa isolates recovered from chronic and acute infections.</a> Frontiers in Microbiology. 10, 0868 (2019).</li><li>Antignac, 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=Detailed+structural+analysis+of+the+peptidoglycan+of+the+human+pathogen+Neisseria+meningitidis.">Detailed structural analysis of the peptidoglycan of the human pathogen Neisseria meningitidis.</a> The Journal of Biological Chemistry. 278 (34), 31521-31528 (2003).</li><li>De Jonges, B. L. M., Changi, Y. S., Gage, D., Tomaszs, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Peptidoglycan+composition+of+a+highly+methicillin-resistant+Staphylococcus+aureus+strain.+The+role+of+penicillin+binding+protein+2A.">Peptidoglycan composition of a highly methicillin-resistant Staphylococcus aureus strain. The role of penicillin binding protein 2A.</a> The Journal of Biological Chemistry. 267 (16), 11248-11264 (1992).</li><li>Lee, 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=Muropeptides+in+Pseudomonas+aeruginosa+and+their+role+as+elicitors+of+&#946;-lactam-antibiotic+resistance.">Muropeptides in Pseudomonas aeruginosa and their role as elicitors of &#946;-lactam-antibiotic resistance.</a> Angewandte Chemie - International Edition. 55, 6882-6886 (2016).</li><li>Schumann, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Peptidoglycan+Structure.">Peptidoglycan Structure.</a> Methods in Microbiology. 38, 101-129 (2011).</li><li>Wientjes, F. B., Woldringh, C. L., Nanninga, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Amount+of+peptidoglycan+in+cell+walls+of+Gram-negative+bacteria.">Amount of peptidoglycan in cell walls of Gram-negative bacteria.</a> Journal of Bacteriology. 173 (23), 7684-7691 (1991).</li></ol>

Dieses Protokoll beschreibt ein Verfahren zur Reinigung von Peptidoglykan aus Bakterienkulturen, zum Nachweis von LC-MS und zur Analyse der Zusammensetzung unter Verwendung bioinformatischer Techniken. Hier konzentrieren wir uns auf gramnegative Bakterien und einige geringfügige Modifikationen sind erforderlich, um die Analyse grampositiver Bakterien zu ermöglichen.
Die Herstellung von Muropeptiden ist seit ihrer ersten Herstellung in den 1960er Jahren praktisch gleich geblieben 9,11,15.<sup...

Peptidoglycan (PG) ist ein charakteristisches Merkmal von Bakterien, das dazu dient, die Zellmorphologie aufrechtzuerhalten und gleichzeitig Proteine und andere zelluläre Komponenten strukturell zu unterstützen 1,2. Das Rückgrat von PG besteht aus abwechselnd β-1,4-verknüpfter N-Acetyl-Muraminsäure (MurNAc) und N-Acetylglucosamin (GlcNAc)1,2. Jedes MurNAc besitzt ein kurzes Peptid, das am ᴅ-Lactylrest gebunden ist und mit benachbarten disaccharidgebundenen Peptiden vernetzt werden kann (Abbildung 1A,B). Durch diese Vernetzung entsteht eine netzartige Struktur, die die gesamte Zelle umfasst und oft als Sacculus bezeichnet wird (Abbildung 1C). Während der PG-Synthese werden Vorläufer im Zytoplasma erzeugt und durch Flippasen durch die zytoplasmatische Membran transportiert. Vorläufer werden anschließend durch Transglykosylase- und Transpeptidase-Enzyme, die die glykosidischen bzw. Peptidbindungen produzieren, in das reife PG eingebaut3. Einmal zusammengesetzt, gibt es jedoch zahlreiche Enzyme, die von den Bakterien produziert werden, die das PG modifizieren und/oder abbauen, um eine Reihe von zellulären Prozessen durchzuführen, einschließlich Wachstum und Teilung. Darüber hinaus wurde gezeigt, dass verschiedene Modifikationen des PG anpassungsspezifische Anpassungen an den Stamm, die Wachstumsbedingungen und den Umweltstress verleihen, die mit der Zellsignalisierung, der antimikrobiellen Resistenz und der Immunevasion des Wirts in Verbindung gebracht wurden4. Eine häufige Modifikation ist beispielsweise die Hinzufügung einer C6-Acetylgruppe an das MurNAc, die Resistenz verleiht, indem sie den Zugang zu den Glykan-β-1,4-Bindungen an vom Wirt produzierte Lysozymenzyme einschränkt, die PG 4,5,6 abbauen. Bei Enterokokken verleiht die Substitution des terminalen ᴅ-Ala der Peptidseitenkette durch ᴅ-Lac eine größere Resistenz gegen das antimikrobielle Vancomycin 7,8.
Das allgemeine Verfahren zur PG-Isolierung und -Reinigung ist seit seiner Beschreibung in den 1960er Jahren relativ unverändertgeblieben 9. Bakterielle Membranen werden durch Wärmebehandlung mit SDS aufgelöst, gefolgt von enzymatischer Entfernung von gebundenen Proteinen, Glykolipiden und verbleibender DNA. Der gereinigte intakte Sacculus kann anschließend durch Hydrolyse der β-1,4-Bindung zwischen GlcNAc und MurNAc in die einzelnen Bestandteile aufgeschlossen werden. Dieser Aufschluss produziert GlcNAc-MurNAc-Disaccharide mit intakten strukturellen Modifikationen und/oder Vernetzungen, die als Muropeptide bezeichnet werden (Abbildung 1B).
Die Analyse der Zusammensetzung von PG wurde zunächst durch Hochdruckflüssigkeitschromatographie-Trennung (HPLC) durchgeführt, um jedes Murropeptid zu reinigen, gefolgt von einer manuellen Identifizierung von Muropeptiden10,11. Dies wurde inzwischen durch die Flüssigchromatographie-Tandem-Massenspektrometrie (LC-MS) abgelöst, die die Nachweisempfindlichkeit erhöht und den manuellen Arbeitsaufwand für die Reinigung jedes einzelnen Murropeptids verringert. Die zeitaufwändige und komplexe Natur der manuellen Identifizierung von Muropeptiden ist jedoch ein limitierender Faktor geblieben, der die Anzahl der durchgeführten Studien reduziert. In den letzten Jahren hat sich mit dem Aufkommen von "omic"-Technologien die automatisierte LC-MS-Merkmalsextraktion zu einem leistungsstarken Werkzeug entwickelt, das eine schnelle Erkennung und Identifizierung einzelner Verbindungen in komplexen Proben aus sehr großen Datensätzen ermöglicht. Sobald die Merkmale identifiziert sind, vergleicht die bioinformatische Software statistisch die Variation zwischen den Proben mithilfe der Differentialanalyse, isoliert selbst minimale Unterschiede zwischen dem komplexen Datensatz und zeigt sie dem Benutzer grafisch an. Die Anwendung von Merkmalsextraktionssoftware für die Analyse der PG-Zusammensetzung wurde gerade erst erforscht 12,13,14 und mit der bioinformatischen Analyse 12 gekoppelt. Im Gegensatz zur Proteomik-Analyse, die von den leicht verfügbaren Proteindatenbanken profitiert, die die Peptidfragmentierung vorhersagen und eine vollautomatische Identifizierung ermöglichen, gibt es derzeit keine Fragmentierungsbibliothek für Peptidoglykomics. Die Merkmalsextraktion kann jedoch mit bekannten und vorhergesagten Strukturdatenbanken gekoppelt werden, um die Identifizierung von Murropeptid12 vorherzusagen. Hier stellen wir ein detailliertes Protokoll für die Verwendung der LC-MS-basierten Merkmalsextraktion in Kombination mit einer Murropeptidbibliothek zur automatisierten Identifizierung und bioinformatischen Differentialanalyse der PG-Zusammensetzung vor (Abbildung 2).

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>Equipment</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>C18 reverse phase column - AdvanceBio Peptide column (100 mm x 2.1 mm 2.7 &#181;m)</td>
			<td>Agilent</td>
			<td></td>
			<td>LC-MS data acquisition</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Heating mantle controller, Optichem</td>
			<td>Fisher</td>
			<td>50-401-788</td>
			<td>for 4% SDS boil</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Heating Mantle, 1000mL Hemispherical</td>
			<td>Fisher</td>
			<td>CG1000008</td>
			<td>for 4% SDS boil</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Incubator, 37&#176;C</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>for sacculi purification and MS sample prep</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Leibig condenser, 300MM 24/40,</td>
			<td>Fisher</td>
			<td>CG121805</td>
			<td>for 4% SDS boil</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Lyophilizer</td>
			<td>Labconco</td>
			<td></td>
			<td>for lyophilization of sacculi</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Magentic stirrer</td>
			<td>Fisher</td>
			<td>90-691-18</td>
			<td>for 4% SDS boil</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>mass spectrometer Q-Tof model UHD 6530</td>
			<td>Aglient</td>
			<td></td>
			<td>LC-MS data acquisition</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>microcentrifuge filters, Nanosep MF 0.2 &#181;m</td>
			<td>Fisher</td>
			<td>50-197-9573</td>
			<td>cleanup of sample before MS injection</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Retort stand</td>
			<td>Fisher</td>
			<td>12-000-102</td>
			<td>for 4% SDS boil</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Retort clamp</td>
			<td>Fisher</td>
			<td>S02629</td>
			<td>for 4% SDS boil</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>round bottom flask - 1 liter pyrex</td>
			<td>Fisher</td>
			<td>07-250-084</td>
			<td>for 4% SDS boil</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sonicator model 120</td>
			<td>Fisher</td>
			<td>FB120</td>
			<td>for sacculi purification</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sonicator - micro tip</td>
			<td>Fisher</td>
			<td>FB4422</td>
			<td>for sacculi purification</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ultracentrifuge</td>
			<td>Beckman</td>
			<td></td>
			<td>sacculi wash steps</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ultracentrifuge bottles, Ti45</td>
			<td>Fisher</td>
			<td>NC9691797</td>
			<td>sacculi wash steps</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Water supply</td>
			<td>City</td>
			<td></td>
			<td>for water cooled condenser</td>
		</tr>
		<tr>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Software</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Chemdraw</td>
			<td>Cambridgesoft</td>
			<td></td>
			<td>molecular editor for muropeptide fragmentation prediction</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Excel</td>
			<td>Microsoft</td>
			<td></td>
			<td>viewing lists of annotated muropeptides, abundance, isotopic patterns, etc.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MassHunter Acquisition</td>
			<td>Aglient</td>
			<td></td>
			<td>running QTOF instrument</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MassHunter Mass Profiler Professional</td>
			<td>Aglient</td>
			<td></td>
			<td>bioinformatic differential analysis</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MassHunter Personal Compound Database and Library Manager</td>
			<td>Aglient</td>
			<td></td>
			<td>muropeptide m/z MS database</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MassHunter Profinder</td>
			<td>Aglient</td>
			<td></td>
			<td>recursive feature extraction</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MassHunter Qualitative analysis</td>
			<td>Aglient</td>
			<td></td>
			<td>viewing MS and MS/MS chromatograms</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Prism</td>
			<td>Graphpad</td>
			<td></td>
			<td>Graphing software</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Perseus</td>
			<td>Max Plank Institute of Biochemistry</td>
			<td></td>
			<td>1D annotation</td>
		</tr>
		<tr>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Material</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Acetonitrile</td>
			<td>Fisher</td>
			<td>A998-4</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ammonium acetate</td>
			<td>Fisher</td>
			<td>A637</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Amylase</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>A6380</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Boric acid</td>
			<td>Fisher</td>
			<td>BP168-1</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DNase</td>
			<td>Fisher</td>
			<td>EN0521</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Formic acid</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>27001-500ML-R</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>LC-MS tuning mix - HP0321</td>
			<td>Agilent</td>
			<td>G1969-85000</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Magnesium chloride</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>M8266</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Magnesium sulfate</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>M7506</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Mutanolysin from Streptomyces globisporus ATCC 21553</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>M9901</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Nitrogen gas (&#62;99% purity)</td>
			<td>Praxair</td>
			<td>NI 5.0UH-T</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Phosphoric acid</td>
			<td>Fisher</td>
			<td>A242</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pronase E from Streptomyces griseus</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>P5147</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>RNase</td>
			<td>Fisher</td>
			<td>EN0531</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium azide</td>
			<td>Fisher</td>
			<td>S0489</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium borohydride</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>452890</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium dodecyl sulfate (SDS)</td>
			<td>Fisher</td>
			<td>BP166</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium hydroxide</td>
			<td>Fisher</td>
			<td>S318</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium Phosphate (dibasic)</td>
			<td>Fisher</td>
			<td>S373</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium Phosphate (monobasic)</td>
			<td>Fisher</td>
			<td>S369</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Stains-all</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>E9379</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

semi-quantitative analysis of peptidoglycan by liquid chromatography mass spectrometry and bioinformatics

Peptidoglycan ist ein wichtiger Bestandteil bakterieller Zellwände und ein häufiges zelluläres Ziel für antimikrobielle Mittel. Obwohl Aspekte der Peptidoglykanstruktur bei allen Bakterien ziemlich konserviert sind, gibt es auch erhebliche Unterschiede zwischen Gram-Positiven/Negativen und zwischen den Spezies. Darüber hinaus sind zahlreiche Variationen, Modifikationen oder Anpassungen des Peptidoglykans bekannt, die innerhalb einer Bakterienart als Reaktion auf die Wachstumsphase und/oder Umweltreize auftreten können. Diese Variationen erzeugen eine hochdynamische Struktur, von der bekannt ist, dass sie an vielen zellulären Funktionen beteiligt ist, einschließlich Wachstum/Teilung, Antibiotikaresistenz und Vermeidung der Wirtsabwehr. Um die Variation innerhalb des Peptidoglykans zu verstehen, muss die Gesamtstruktur in ihre Bestandteile (sogenannte Muropeptide) zerlegt und auf die gesamte zelluläre Zusammensetzung untersucht werden. Peptidoglycomics verwendet fortschrittliche Massenspektrometrie in Kombination mit einer leistungsstarken bioinformatischen Datenanalyse, um die Peptidoglykanzusammensetzung im Detail zu untersuchen. Das folgende Protokoll beschreibt die Reinigung von Peptidoglykan aus Bakterienkulturen, die Erfassung von Muropeptid-Intensitätsdaten durch ein Flüssigkeitschromatographen-Massenspektrometer und die Differentialanalyse der Peptidoglykanzusammensetzung unter Verwendung der Bioinformatik.

Die erhöhte Nachweisempfindlichkeit von MS-Maschinen in Verbindung mit einer leistungsstarken Peak-Erkennungssoftware hat die Fähigkeit verbessert, die Substanzzusammensetzung komplexer Proben bis ins kleinste Detail zu isolieren, zu überwachen und zu analysieren. Unter Verwendung dieser technologischen Fortschritte haben neuere Studien zur Peptidoglykanzusammensetzung begonnen, automatisierte LC-MS-Merkmalsextraktionstechniken 12,13,14,24 gegenüber älteren HPLC-basierten Methoden zu verwenden</sup...

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Semi-Quantitative Analysis of Peptidoglycan by Liquid Chromatography Mass Spectrometry and Bioinformatics

Dieses Protokoll umfasst eine detaillierte Analyse der Peptidoglykanzusammensetzung mittels Flüssigchromatographie-Massenspektrometrie in Verbindung mit fortschrittlicher Merkmalsextraktion und bioinformatischer Analysesoftware.

Semi-quantitative Analyse von Peptidoglycan mittels Flüssigkeitschromatographie, Massenspektrometrie und Bioinformatik

Peptidoglycan is an important component of bacterial cell walls and a common cellular target for antimicrobials. Although aspects of peptidoglycan ...

Research

JoVE Journal

Biochemistry

Time-resolved ElectroSpray Ionization Hydrogen-deuterium Exchange Mass Spectrometry for Studying Protein Structure and Dynamics

Zeitaufgelöste Elektrospray-Ionisations Wasserstoff-Deuterium-Austausch-Massenspektrometrie zur Struktur Protein Studium und Dynamik

Intrinsically disordered proteins (IDPs) have long been a challenge to structural biologists due to their lack of stable secondary structure elements. ...

Forschung

Biochemie

Resolving Affinity Purified Protein Complexes by Blue Native PAGE and Protein Correlation Profiling

Auflösen von Affinity Purified Protein-Komplexen von Blue native PAGE und Protein Correlation Profilieren

Most proteins act in association with others; hence, it is crucial to characterize these functional units in order to fully understand biological ...

A Tandem Liquid Chromatography&#8211;Mass Spectrometry-based Approach for Metabolite Analysis of Staphylococcus aureus

A Tandem Liquid ChromatographyÃƒÆ’Ã‚Â¢ÃƒÂ¢Ã¢â‚¬Å¡Ã‚Â¬ÃƒÂ¢Ã¢â€šÂ¬Ã…â€œMass Spectrometry-based Approach for Metabolite Analysis of Staphylococcus aureus

Ein Tandem-Flüssigchromatographie-Massenspektrometrie-basierter Ansatz zur Analyse von Metabolit<em&gt; Staphylococcus aureus</em

In an effort to thwart bacterial pathogens, hosts often limit the availability of nutrients at the site of infection. This limitation can alter the ...

Lipid Droplet Isolation for Quantitative Mass Spectrometry Analysis

Lipid Droplet Isolierung für die quantitative Massenspektrometrie-Analyse

Lipid droplets are vital to the replication of a variety of different pathogens, most prominently the Hepatitis C Virus (HCV), as the putative site of ...

Deep Proteome Profiling by Isobaric Labeling, Extensive Liquid Chromatography, Mass Spectrometry, and Software-assisted Quantification

Tiefen Proteom Profilierung durch isobare Kennzeichnung, umfangreiche Flüssigchromatographie-Massenspektrometrie und softwaregestützte Quantifizierung

Many exceptional advances have been made in mass spectrometry (MS)-based proteomics, with particular technical progress in liquid chromatography (LC) ...

Proofreading and DNA Repair Assay Using Single Nucleotide Extension and MALDI-TOF Mass Spectrometry Analysis

Korrekturlesen und DNA-Reparatur-Assay mit Einzel-Nukleotid-Erweiterung und MALDI-TOF Massenspektrometrie-Analyse

The maintenance of the genome and its faithful replication is paramount for conserving genetic information. To assess high fidelity replication, we have ...

Detection of Protein Ubiquitination Sites by Peptide Enrichment and Mass Spectrometry

Nachweis von Protein-Ubiquitinationsstellen durch Peptidanreicherung und Massenspektrometrie

The posttranslational modification of proteins by the small protein ubiquitin is involved in many cellular events. After tryptic digestion of ...

Nitropeptide Profiling and Identification Illustrated by Angiotensin II

Nitropeptid Profilierung und Identifikation illustriert von Angiotensin II

Protein nitration is one of the most important post-translational modifications (PTM) on tyrosine residues and it can be induced by chemical actions of ...

Identification of Inositol Phosphate or Phosphoinositide Interacting Proteins by Affinity Chromatography Coupled to Western Blot or Mass Spectrometry

Identifizierung von Inositolphosphat oder Phosphoinositid-Wechselwirkungsproteinen durch Affinitätschromatographie gekoppelt an Western Blot oder Massenspektrometrie

Inositol phosphates and phosphoinositides regulate several cellular processes in eukaryotes, including gene expression, vesicle trafficking, signal ...

Absolute Quantification of Cell-Free Protein Synthesis Metabolism by Reversed-Phase Liquid Chromatography-Mass Spectrometry

Absolute Quantifizierung des zellfreien Proteinsynthesestoffwechsels durch Reversed-Phase Liquid Chromatography-Mass Spectrometry

Cell-free protein synthesis (CFPS) is an emerging technology in systems and synthetic biology for the in vitro production of proteins. However, if CFPS is ...