Profilering van vetzuur ¹³C Isotopologue geeft inzicht in de trofische Carbon overdracht en lipide metabolisme van ongewervelde consumenten

In een cryptische habitat zoals bodem, trofische relaties zijn moeilijk te pakken en verder worden beperkt door de geringe omvang van de fauna. Het laatste decennium heeft gezien van vooruitgang in de biochemische ecologie, met name in het gebruik van vetzuren als biomarkers voor het definiëren van de strategieën van de voeding van de fauna van de bodem onder veld voorwaarden^1,2,3. Dit is gebaseerd op het feit dat de vetzuren uit bronnen kunnen worden opgenomen in het weefsel van de consument als hele moleculen, een proces genoemd dieet routering⁴. Overdracht van vetzuren is gemeld over drie trofische niveaus, dat wil zeggen, van schimmels aan nematoden Collembola⁵. Onlangs, de roofzuchtige fauna werd beschouwd als^6,7 en de eerste recensies over vetzuren als trofische markeringen in bodem voedsel webs zijn gepubliceerde^8,9.

Meer gedetailleerde informatie over trofische interacties wordt bereikt door stabiele isotoop vetzuur sonderen (FA-SIP). De bepaling van ¹³C /¹²C verhoudingen in vetzuren in de voeding en consumenten kan toeschrijven binaire koppelingen en schatten de bijbehorende koolstof-stroom, en heeft gewerkt in terrestrische, zoetwater en mariene voedsel webs^{10,11 ,12,13}. Het uitgangspunt is dat dieet gerouteerde vetzuren geen enzymatische processen gelden; daarom hun ¹³C signaal, dat wil zeggen, de ¹³C /¹²C verhouding van het vetzuur, de consument is vergelijkbaar met die in de voeding¹. Een geleidelijke uitputting van de handtekening van de ¹³C in de voedselketen is echter gemeld in aquatische systemen, waardoor het belemmeren van brede toepassing van FA-SIP in trofische studies^14,15,16. Kennis in het lipide-metabolisme in de meeste ongewervelden in terrestrische levensmiddelen webs is bovendien nog beperkt.

Een goed begrip van de lipide metabolisme trajecten in consumenten is essentieel voor het gebruik van trofische marker vetzuren als middel voor de bepaling van de stroom van de kwantitatieve koolstof in voedselweb ecologie. Met dit in gedachten, ¹³C-isotopologue profilering, welke in principe kan worden toegepast voor onderzoek naar het metabolisme van de koolstof van een biologisch systeem¹⁷, is een veelbelovende methode. Na de invoering van een ¹³C-gelabelde koolstof substraat, de verdeling van de ¹³C in het metabolische netwerk is sinds de gegenereerde stofwisselingsproducten in de show van de consument een specifieke isotopologue distributie traceerbaar. Dit kan worden geëvalueerd door kwantitatieve nucleaire metabole resonantie spectroscopie^18,19 of massaspectrometrie^20,21, met de laatste favoriet in biologische monsters met lage biomassa als gevolg van de hogere gevoeligheid.

Hoewel isotopologue profilering is met succes toegepast op aminozuren en verstrekt inzicht in het metabolisme van koolstof in vivo bacteriële pathogenen^17,22,23, de implementatie ervan in vetzuren zuren is achtergebleven. De eerste gedetailleerde analyse over het lot van een stabiele isotoop geëtiketteerd voorloper vetzuur, haar dieet routering of afbraak via β-oxidatie, in de bodem-ongewervelde consumenten, werd onlangs uitgevoerd door Menzel et al. ²⁴. hier, de methodologische basis voor opneming experimenten met ¹³C gemerkte vetzuren gevolgd door isotopologue analyse van belangrijke nakomelingen in frequente bodem-ongewervelde dieren, de Collembola, worden verstrekt. Deze microarthropods zijn een goed Modelgroep als zij belangrijke onderdelen van de bodem voedselweb en zijn goed onderzocht voor hun trofische marker vetzuren^{8,25 vormen}.

Een goed begrip van de lipide metabolisme trajecten in consumenten is essentieel voor het gebruik van trofische marker vetzuren als middel voor de bepaling van de stroom van de kwantitatieve koolstof in voedselweb ecologie. Dit protocol geeft de ontwerp en instellen voor een laboratorium voederen van experiment, en de biochemische procedures voor extractie en methylatie van dominante lipiden breuken (neutrale lipiden, fosfolipiden) van de Collembola. Het toont hoe de samenstelling van de isotopologue van vetzuren wordt geanalyseerd door de Spectrometrie van de massa en beschrijft de verwante formule en berekeningen. Deze procedure resulteert in: (i) de ratio’s van isotopologues meer dan de massa van de bovenliggende ion (dat wil zeggen, het molecuulion vetzuur M⁺) door een of meer massa-eenheden (M^{+ 1}M^{+ 2}M^{+ 3}, enz.) en (ii) de totale ¹³ C verrijking in vetzuren is afgeleid van het ¹³C-gelabelde voorloper. Hoewel gebruikt voor Collembola, kan deze aanpak in het algemeen worden toegepast op enige andere interactie van predator en prooi op de vooronderstelling dat deze culturable in voldoende hoeveelheid onder gecontroleerde omstandigheden om een succesvolle label opname en de daaropvolgende verificatie.