영양 탄소 전송 및 무척 추 동물 소비자의 지질 대사에 대 한 통찰력을 제공 합니다 지방산 13C Isotopologue 프로 파일링
Summary
지방산 영양 마커 접근, 즉, 전체 분자와 소비자 조직으로 전송으로 지방산의 동화 없이 또는 사소한 수정, 작은 토양 무척 추 동물의 지방 산 성 대사에 지식 격차에 의해 방해 된다. Isotopologue 프로 파일링 풀 영양 상호 작용 하는 귀중 한 도구로 제공 됩니다.
Abstract
지방산 (FAs) 식품 웹 생태에 유용한 biomarkers는 그들은 일반적으로 완전 한 분자로 동화 하 고 미성년자 또는 다른 영양 수준 사이 식이 라우팅 수 있도록 수정, 소비자 조직으로 전송 때문에. 그러나, FA 영양 마커 접근 토양 동물의 지질 대사에 한정 된 지식에 의해 아직도 방해 된다. 이 연구는 지방산 물질 대사 경로 두 개의 광범위 한 토양 Collembola, Protaphorura fimata , Heteromurus nitidus에 추적 프로그램으로 완전히 이라는 팔 미트 산 (13C16:0, 99 원자 %)를 사용합니다. 운명과이 전조의 대사 수정, 조사 하기 위하여 isotopologue 프로 파일링 하는 방법 제시, 단일 이온 모니터링을 사용 하는 질량 분석에 의해 수행. 또한, 업스트림 실험실 실험 먹이 추출 및 지배적인 지질 분수 (중립 지질, 인지질) 및 관련된 수식 계산의 메 틸 화 설명 되어 있습니다. Isotopologue 프로 파일링 하지만 수익률 13C 전조를 분류에서 파생 된 지방산에서 전체 13C 농축 않지만 isotopologues 부모 이온 (즉, FA 분자 이온의 질량 초과의 패턴 생성 M+) 각각의 표시 된 하나 이상의 질량 단위 (M+ 1, M2, M+ 3, 등)에 의해 FA. 이 지식을 de novo 생 합성에 비해 완전히 소비 FA의 식이 라우팅의 비율에 결론을 수 있습니다. Isotopologue 프로 파일링은 풀 영양 상호 작용을 토양 동물에서 지방산 대사의 평가 위해 유용한 도구로 서 좋습니다.
Introduction
토양 등 암호 서식 지, 영양 관계 주소로 어려운 고 추가 동물군의 작은 크기에 의해 제한 됩니다. 지난 10 년간 필드 조건1,2,3토양 동물의 먹이 전략을 정의 하기 위한 생체로 지방산의 사용에 특히 생화학 생태학, 발전을 보이고 있다. 이것은 리소스에서 지방산은 전체 분자 소비자 조직에 통합 될 수 있다는 사실에 기반, 프로세스 식이 라우팅4되 나. 지방산의 양도 3 영양 단계, 즉, 곰 팡이에서 Collembola5선 충을 통해 보고 되었습니다. 최근, 육 식 동물6,7 여겨졌다 고 토양 음식 웹에서 영양 마커로 지방산에 대 한 첫 리뷰 게시8,9되었습니다.
영양 상호 작용에 대 한 더 자세한 정보는 지방산 안정 동위 원소 (FA-SIP) 조사에 의해 달성 했다. 13C의 결정 /12C 비율 지방산 다이어트와 소비자에에서 돌리다 이진 링크를 관련된 탄소 흐름을 예측 하 고 지상파에 고용 되어 신선한 물, 그리고 해양 식품 거미줄10,11 ,,1213. 기본 가정은 식이 라우트된 지방산 효소 프로세스; 적용 되지 않습니다. 따라서, 그들의 13C 신호, 즉, 13C /12C 소비자에서 지방산의 비율은 다이어트1에 비슷합니다. 그러나, 먹이 사슬의 13C 서명의 점진적인 고갈 영양 연구14,,1516에 FA SIP의 광범위 한 응용 프로그램을 방해 함으로써 수 중 시스템에서 보고 되었습니다. 또한, 지상파 식품 웹에서 대부분 무척 추 동물의 지질 대사에 대 한 지식을 여전히 제한 됩니다.
소비자에서 지질 물질 대사 경로의 이해 영양 마커 지방산 식품 웹 생태에 양적 탄소 흐름의 결정에 대 한 의미의 사용을 위해 필수적 이다. 이 고려해, 13C-isotopologue 프로 파일링, 유망한 방법은 어떤 생물 학적 시스템17, 탄소 물질 대사의 조사에 대 한 어떤에 원리를 적용할 수 있습니다. 13탄소 C 표시 기판, 13C에서 대사 네트워크의 배포의 도입에 따라 하는 것은 소비자 쇼 특정 isotopologue 배포에서에서 생성 된 대사 제품부터 추적. 이 양적 핵 대사 공명 분광학18,19 또는 질량 분석20,21그것의 더 높은 때문에 낮은 바이오 매스와 후자에 선호 생물 학적 샘플에 의해 평가 될 수 있다 감도입니다.
Isotopologue 프로 파일링 성공적으로 아미노산에 적용 되었으며 vivo에서 탄소 물질 대사 세균성 병원 체17,,2223, 지방산에서 구현에 대 한 통찰력을 제공 하지만 산 뒤에 느껴 지 있다. 안정 동위 원소 표시 전조 지방산, 식이 라우팅 또는 β-산화, 토양 무척 추 동물 소비자에 통해 저하의 운명에 첫번째 상세한 분석 최근 수행한 Menzel 외. 24. 여기, 13C 지방산 이어서 자주 토양 무척 추 동물, Collembola, 키 하위의 isotopologue 분석 분류 관 실험 방법론 기본 제공 됩니다. 이 microarthropods는 좋은 모델 그들은 중요 한 구성 요소는 잘 그들의 영양 마커 지방산8,25에 대 한 조사를 하 고 토양 먹이 그물의 형성.
소비자에서 지질 물질 대사 경로의 이해 영양 마커 지방산 식품 웹 생태에 양적 탄소 흐름의 결정에 대 한 의미의 사용을 위해 필수적 이다. 현재 프로토콜 먹이 실험, 그리고 추출 및 지배적인 지질 분수 (중립 지질, 인지질)의 메 틸 화에 대 한 생 화 확 적인 절차 Collembola에서 실험실을 위한 설계 및 설정 제공 합니다. 그것은 isotopologue 구성 지방산의 질량 분석에 의해 분석 되는 방법을 보여 줍니다 고 관련된 수식 및 계산에 설명 합니다. 이 절차에서 결과: isotopologues 초과 하나 이상 (즉, 지방산 분자 이온 M+) 부모 이온의 질량의 비율 (i) 질량 단위 (M+ 1, M2, M+ 3, 등) 및 (ii) 전체 13 C 농축 지방산에서 13C 이라는 전조에서 파생. 이 방법은 일반적으로 이들은 성공적인 레이블 통풍 관을 위해 제어 된 조건 하에서 충분 한 수량에 culturable 및 후속 전제에 다른 어떤 약탈자 먹이 상호 작용에 적용할 수 있습니다 Collembola 사용, 비록 확인입니다.
Protocol
Representative Results
Discussion
Isotopologue 프로 파일링
FAs에 13C 유통에서 양적 측면의 상세한 분석 탄소 음식 거미줄에 분할 할당을 최첨단 기술이 필요로 한다. 현재 작업 고용 13C를 평가 하기 위해 프로 파일링 isotopologue / 트로픽 상호 작용에 대 한 일반적인 FA biomarkers에12C 비율. 이 방법은 액체 크로마토그래피 (LC-MS)에 의해 아미노산 분석을 위해 잘 설립 이며, 병원 성 …
Acknowledgements
R. Menzel과 도이치 가운데 (RU RU780/11-1)에 의해 L. Ruess의 재정 지원은 기꺼이 인정 했다. R. Nehring RU 780/10-1에 의해 투자 되었다. 마지막으로, 우리는 매우 감사 박사 헤이젤 Ruvimbo Maboreke에 우리의 원고 교정을 위해입니다.
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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