Определение микробной внеклеточной ферментативной активности в вод, почв и донных отложений с использованием высокой пропускной MICROPLATE Анализы

Микроорганизмы, такие как бактерии и грибы получить питательные вещества и углерод из сложных органических соединений за счет производства внеклеточных ферментов. Эти ферменты обычно гидролиза полимеров на более мелкие субъединицы, которые могут быть приняты в клетку. Таким образом, в экологической уровне эти микробные внеклеточных ферментов отвечают за большую часть питательных веществ минерализации и разложения органических веществ вещества, которое происходит в естественных условиях. Ферменты, такие как целлобиогидролазы (СВН) и β-глюкозидазы важны для деградации целлюлозы и работать в унисон, чтобы катализировать гидролиз целлюлозы в глюкозу ^1,2, который обеспечивает утилизируемых углерода субстрат для микробного поглощения и ассимиляции. Фермент фосфатазы релизы растворимых неорганических фосфатных групп из органофосфаты, по существу минерализации фосфата и сделать его доступным для использования большинства организмов ^3. Другие ферменты, такие как N-ацетилглюкозаминидазы (Nagase), являются importanт к деградации хитина и может сделать как углерод и азот, доступной для микробов приобретения ^4.

Одна из процедур анализа микробной внеклеточной ферментативной активности в естественных условиях является использование искусственного п-нитрофенила (р NP), связанные субстратов, подход, который изначально разрабатывался для обнаружения почвы активность фосфатазы ^5. Этот подход основан на обнаружении цветной конечного продукта, п-нитрофенола, который выделяется, когда искусственный субстрат гидролизуют с помощью соответствующего фермента. П-нитрофенол может быть впоследствии количественно колориметрическим путем измерения его абсорбцию в пределах 400-410 нм. Этот метод стал применяться для обнаружения других ферментов, таких как Нагасе ^6, и был использован в различных исследований, глядя на микробной внеклеточной ферментативной активности в грунтов и отложений ^7-9.

Альтернативный подход, который был Originallу разработаны для оценки внеклеточный глюкозидазы в водной среде ^10,11 использует 4-метилумбеллиферона (MUB), ссылки на подложках. Конечный продукт выпущен (4-метилумбеллиферона) весьма люминесцентные и могут быть обнаружены с помощью флуорометр с установкой возбуждения / эмиссии вокруг 360/460 нм. Разнообразные MUB-связанных искусственных субстратах доступны, позволяя флуорометрического измерение активности по крайней мере, многих ферментов (например, β-глюкозидазы, целлобиогидролазы, Нагасе, фосфатазы), а могут быть проанализированы с помощью р NP-подложка колориметрического процедуру. Другие микробные внеклеточные ферменты, такие как протеолитических лейцинаминопептидазы, может быть проанализирована с помощью флуорометрически 7-амино-4-метилкумарин (COU), связанных субстратов. Оба MUB-и COU-связанные субстраты были использованы для определения активности фермента в различных наземных и водных образцов ^12,13.

В то время как предыдущие исследования имеют DescrIBED флуорометрический или колориметрический микропланшет подходы для определения внеклеточный активность фермента ^14; существует необходимость четкого представления о том, как проводить такие анализы. Здесь показано, процедуры проведения высокие методы пропускная способность микропланшета для анализа внеклеточной ферментативной активности в грунтов и отложений с использованием колориметрического р NP-сшитый субстратов подход и в природных водах с использованием флуоресцентного MUB-связанный субстратов техники. Мы делаем ставку на измерении деятельности β-глюкозидазы, Nagase и фосфатазы как эти ферменты могут быть привязаны к углерода, азота, фосфора и велосипедного соответственно. Однако процедуры, описанные здесь, могут быть применены к измерению других внеклеточных ферментов, использующих различные искусственные субстраты.