फैटी एसिड 13सी Isotopologue profiling Invertebrate उपभोक्ताओं के पौष्टिकता कार्बन हस्तांतरण और लिपिड चयापचय में अंतर्दृष्टि प्रदान करता है
Summary
फैटी एसिड पौष्टिकता मार्कर दृष्टिकोण, यानी, पूरे अणु के रूप में फैटी एसिड के आत्मसात और कोई या मामूली संशोधन के साथ उपभोक्ता ऊतक में स्थानांतरण, छोटे मिट्टी अकशेरूकीय के फैटी एसिड चयापचय में ज्ञान अंतराल द्वारा बाधा है । Isotopologue profiling पौष्टिकता बातचीत को फंसाए रखने के लिए एक मूल्यवान उपकरण के रूप में प्रदान की जाती है ।
Abstract
फैटी एसिड (फास) खाद्य वेब पारिस्थितिकी में उपयोगी है क्योंकि वे आम तौर पर एक पूर्ण अणु के रूप में आत्मसात कर रहे है और मामूली या कोई संशोधन के साथ उपभोक्ता ऊतक में स्थानांतरित कर रहे हैं, विभिंन पौष्टिकता के स्तर के बीच आहार मार्ग की अनुमति । हालांकि, एफए पौष्टिकता मार्कर दृष्टिकोण अभी भी मिट्टी जीव के लिपिड चयापचय में सीमित ज्ञान के द्वारा बाधा है । इस अध्ययन में पूरी तरह से लेबल palmitic एसिड का इस्तेमाल किया (13C16:0, ९९ एटम%) फैटी एसिड चयापचय रास्ते में एक अनुरेखक के रूप में दो व्यापक मिट्टी Collembola, Protaphorura fimata और Heteromurus nitidus. आदेश में भाग्य और इस अग्रदूत के चयापचय संशोधनों की जांच करने के लिए, isotopologue रूपरेखा की एक विधि प्रस्तुत की है, मास स्पेक्ट्रोमेट्री द्वारा किया जाता है एकल आयन की निगरानी का उपयोग कर । इसके अलावा, नदी के ऊपर प्रयोगशाला खिला प्रयोग, साथ ही निष्कर्षण और प्रमुख लिपिड भिन्न (तटस्थ लिपिड, फॉस्फोलिपिड) और संबंधित सूत्र और गणना के मिथाइल का वर्णन किया गया है । Isotopologue profiling फैटी एसिड में समग्र 13सी संवर्धन नहीं उपज करता है 13सी से व्युत्पंन के प्रणेता लेबल पर भी जनक आयन (यानी, एफए आणविक आयन के द्रव्यमान से अधिक isotopologues के पैटर्न का उत्पादन एक या एक से अधिक जन इकाइयों (एम+ 1, एम+ 2, एम3, आदि) द्वारा प्रत्येक लेबल एफए के एम+) । यह ज्ञान de नोवो संश्लेषण की तुलना में एक पूरी तरह से भस्म एफए के आहार मार्ग के अनुपात पर निष्कर्ष की अनुमति देता है. isotopologue profiling मिट्टी पशुओं में फैटी एसिड चयापचय के मूल्यांकन के लिए एक उपयोगी उपकरण के रूप में पौष्टिकता बातचीत को फंसाए रखने का सुझाव दिया है ।
Introduction
ऐसे मिट्टी के रूप में एक गुप्त निवास स्थान में, पौष्टिकता रिश्तों को पता मुश्किल है और आगे जीव के छोटे आकार द्वारा प्रतिबंधित कर रहे हैं । पिछले दशक जैव रासायनिक पारिस्थितिकी में प्रगति देखा है, विशेष रूप से क्षेत्र की स्थिति के तहत मिट्टी के जीव की खिला रणनीतियों को परिभाषित करने के लिए1,2,3में फैटी एसिड के प्रयोग में । यह तथ्य यह है कि संसाधनों से फैटी एसिड पूरे अणुओं के रूप में उपभोक्ता ऊतक में शामिल किया जा सकता है पर आधारित है, एक प्रक्रिया आहार रूटिंग4शब्द । फैटी एसिड के स्थानांतरण तीन पौष्टिकता स्तर पर सूचित किया गया है, यानी, कवक से सूत्रकृमि करने के लिए5Collembola । हाल ही में, शिकारी जीव6,7 माना जाता था और मिट्टी खाद्य जाले में पौष्टिकता मार्करों के रूप में फैटी एसिड पर पहली समीक्षाएं8,9प्रकाशित किया गया है ।
पौष्टिकता बातचीत पर अधिक विस्तृत जानकारी फैटी एसिड स्थिर आइसोटोप जांच (एफए-घूंट) द्वारा प्राप्त की है । आहार और उपभोक्ताओं में फैटी एसिड में 13सी/12सी अनुपात का निर्धारण द्विआधारी लिंक परमशॆवर और जुड़े कार्बन प्रवाह का अनुमान कर सकते हैं, और स्थलीय, ताजा पानी में कार्यरत है, और समुद्री खाद्य जाले10,11 ,12,13. मूल धारणा यह है कि आहार मार्ग फैटी एसिड एंजाइमी प्रक्रियाओं के अधीन नहीं हैं; इसलिए, उनके 13c संकेत, यानी, फैटी एसिड के 13c/12सी अनुपात, उपभोक्ता में आहार1में उस के समान है । हालांकि, खाद्य श्रृंखला के ऊपर 13सी हस्ताक्षर की एक क्रमिक कमी जलीय प्रणालियों में सूचित किया गया है, जिससे एफए के व्यापक आवेदन में बाधा पौष्टिकता अध्ययन14,15,16। इसके अलावा, स्थलीय खाद्य जाले में सबसे अकशेरूकीय में लिपिड चयापचय में ज्ञान अभी भी सीमित है ।
उपभोक्ताओं में लिपिड चयापचय रास्ते की समझ पौष्टिकता मार्कर फैटी एसिड के उपयोग के लिए भोजन वेब पारिस्थितिकी में मात्रात्मक कार्बन प्रवाह के निर्धारण के लिए साधन के रूप में आवश्यक है । मन में इस के साथ, 13सी-isotopologue रूपरेखा, जो सिद्धांत रूप में किसी भी जैविक प्रणाली17के कार्बन चयापचय की जांच के लिए लागू किया जा सकता है, एक आशाजनक तरीका है । एक 13सी-लेबल कार्बन सब्सट्रेट की शुरूआत के बाद, चयापचय नेटवर्क में 13सी के वितरण का पता लगाने के बाद से उपभोक्ता में उत्पंन चयापचय उत्पादों को एक विशिष्ट isotopologue वितरण दर्शाती है । यह मात्रात्मक नाभिकीय चयापचय अनुनाद स्पेक्ट्रोस्कोपी द्वारा मूल्यांकन किया जा सकता है18,19 या मास स्पेक्ट्रोमेट्री20,21, बाद अपने उच्च के कारण कम बायोमास के साथ जैविक नमूनों में इष्ट के साथ संवेदनशीलता.
हालांकि isotopologue profiling सफलतापूर्वक अमीनो एसिड के लिए लागू किया गया है और बैक्टीरियल रोगजनकों के कार्बन चयापचय में17,22,23, फैटी में इसके कार्यांवयन में प्रदान की अंतर्दृष्टि एसिड पीछे की ठंड है । एक स्थिर आइसोटोप के भाग्य पर पहले विस्तृत विश्लेषण प्रणेता फैटी एसिड लेबल, अपने आहार रूटिंग या β-ऑक्सीकरण के माध्यम से क्षरण, मिट्टी invertebrate उपभोक्ताओं में, हाल ही में Menzel एट अल द्वारा किया गया था । 24. यहां, 13सी लेबल फैटी एसिड के साथ शामिल करने के लिए methodological मूल बातें अक्सर मिट्टी अकशेरूकीय, Collembola में प्रमुख वंश के isotopologue विश्लेषण के बाद, प्रदान की जाती हैं । इन microarthropods एक अच्छा मॉडल समूह के रूप में वे मिट्टी खाद्य वेब के महत्वपूर्ण घटक फार्म और अच्छी तरह से अपने पौष्टिकता मार्कर फैटी एसिड8,25के लिए जांच कर रहे हैं ।
उपभोक्ताओं में लिपिड चयापचय रास्ते की समझ पौष्टिकता मार्कर फैटी एसिड के उपयोग के लिए भोजन वेब पारिस्थितिकी में मात्रात्मक कार्बन प्रवाह के निर्धारण के लिए साधन के रूप में आवश्यक है । वर्तमान प्रोटोकॉल डिजाइन प्रदान करता है और एक प्रयोगशाला खिला प्रयोग के लिए स्थापित है, और निष्कर्षण और प्रमुख लिपिड भिन्न (तटस्थ लिपिड, फॉस्फोलिपिड) Collembola से मिथाइल के लिए जैव रासायनिक प्रक्रियाओं. यह दर्शाता है कि कैसे फैटी एसिड की isotopologue संरचना मास स्पेक्ट्रोमेट्री द्वारा विश्लेषण किया है और संबंधित सूत्र और गणना का वर्णन करता है । इस प्रक्रिया में परिणाम: (i) isotopologues के अनुपात के जनक आयन के द्रव्यमान से अधिक (यानी, फैटी एसिड आणविक आयन एम+) द्वारा एक या अधिक जन इकाइयों (एम+ 1, एम+ 2, एम+ 3, आदि) और (ii) समग्र 13 सी संवर्धन फैटी एसिड में से व्युत्पंन 13c लेबल प्रणेता । हालांकि Collembola के लिए इस्तेमाल किया, इस दृष्टिकोण आम तौर पर किसी भी अंय शिकारी के लिए लागू किया जा सकता है कि इन नियंत्रित शर्तों के तहत पर्याप्त मात्रा में culturable है एक सफल लेबल और बाद में सुनिश्चित करने के लिए आधार पर संपर्क शिकार सत्यापन.
Protocol
Representative Results
Discussion
Isotopologue profile
फास में 13सी वितरण में मात्रात्मक पहलुओं का एक विस्तृत विश्लेषण खाद्य जाले में कार्बन विभाजन आवंटित करने के लिए अत्याधुनिक प्रौद्योगिकी की जरूरत है । वर्तमान काम रेखा बात?…
Acknowledgements
ड्यूश Forschungsgemeinschaft (RU RU780/11-1) द्वारा आर Menzel और एल Ruess की वित्तीय सहायता का आभार माना जाता है । आर Nehring आरयू 780/10-1 द्वारा वित्त पोषित किया गया । अंत में, हम अपनी पांडुलिपि को ठीक करने के लिए डॉ धुंधला Ruvimbo Maboreke के लिए बेहद आभारी हैं ।
Materials
| neoLab-Round jars | neoLab | 2-1506 | 69 x 40 mm, 10 pacs/pack |
| Charcoal activated | Carl Roth | X865.1 | p.a., powder, CAS No. 7440-44-0 |
| Alabaster Dental | RÖHRICH-GIPSE | — | http://www.roehrich-gipse.de/dentalgipse.php |
| Chloroform | Carl Roth | 7331.1 | HPLC ≥ 99,9 % |
| Methanol | Carl Roth | P717.1 | HPLC ≥ 99,9 % |
| Hexan | Carl Roth | 7339.1 | HPLC ≥ 98 % |
| tert-Butyl methyl ether (MTBE) | Carl Roth | T175.1 | HPLC ≥ 99,5 % |
| Aceton | Carl Roth | 7328.2 | HPLC ≥ 99,9 % |
| NaOH | Carl Roth | 6771.1 | p.a. ≥99 %, in pellets |
| di-Natriumhydrogenphosphat | Carl Roth | P030.1 | p.a. ≥99 % , water free |
| Na-dihydrogenphosphat Dihydrat | Carl Roth | T879.1 | p.a. ≥99 % |
| Hypochloric acid (6 N) | VWR International | 26,115,000 | AVS TITRINORM vol. solution |
| Bond Elut (Columns) | Agilent Tech. | 14102037 | HF Bond Elut-SI, 500 mg, 3 mL, 50/PK |
| Präparatengläser Duran | Glasgerätebau Ochs | 135215 | Ø 16 x 100 mm, plus screw cap with handy knurl and integrated PTFE/silicone gasket |
| Supelco 37 Component FAME Mix | Sigma-Aldrich | 47885-U Supelco | 10 mg/mL in methylene chloride, analytical standard |
| FlowMesh | Carl Roth | 2796.1 | Polypropylene mesh, approximately 0.3 mm thick, with 1 mm strand spacing |
| Bacterial Acid Methyl Ester (BAME) Mix | Sigma-Aldrich | 47080-U Supelco | 10 mg/mL in methyl caproate, analytical standard |
| Methyl nonadecanoate | Sigma-Aldrich | 74208 | analytical standard ≥ 98.0 % |
| Hexadecanoic acid-1-13C (Palmitic) | Larodan Fine Chemicals | 78-1600 | GC ≥ 98.0 % (13C: 99.0 %) |
| RVC 2-25 CDplus | Martin Christ Gefrier-trocknungsanlagen | Compact benchtop midi concentrator | |
| Alpha 2-4 LDplus | Martin Christ Gefrier-trocknungsanlagen | Drying manifold | |
| MZ 2C NT | Vacuubrand GMBH | Vacuum pump | |
| Roto-Shake Genie | Scientific Industries | Combined rocking and rotating device | |
| XP64 Micro Comparator | Mettler Toledo | Super high precision balance | |
| GC-System 7890A | Agilent Tech. | Gas chromatograph | |
| 7000 GC/MS Triple Quad | Agilent Tech. | Triple Quad mass spectrometer | |
| 7683B Series Injector | Agilent Tech. | Sample injector | |
| Heraeus Multifuge 3SR+ | Thermo Scientific | Centrifuge with 10 ml tube rotor |
Referências
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