ويرد بروتوكول لإعداد 13ج،15عينات الفطريات والنبات المسمى ن مطيافية الرنين المغناطيسي النووي الصلبة المتعددة الأبعاد والتحقيق الاستقطاب النووي الحيوي (DNP).
هذا البروتوكول يوضح كيفية انتظام 13ج، 15المسمى ن الفطرية يمكن أن تكون المواد المنتجة وكيف ينبغي أن سارت هذه المواد اللينة للرنين المغناطيسي النووي الصلبة وحساسية–تعزيز التثقيف والتجارب. ويرد أيضا إجراءات تجهيز عينة من الكتلة الحيوية النباتية. هذا الأسلوب يسمح بقياس مجموعة من 1 د و 2D 13ج-13ج/15ن الترابطات الأطياف، الذي يتيح توضيح الهيكلية ذات الدقة العالية الحيوية المعقدة في دولته الأصلية، مع الحد الأدنى من اضطراب. يمكن فحص العلامات النظائر بقياس الكثافة في أطياف د 1 وكفاءة نقل الاستقطاب في 2D ترابط الأطياف. ويمكن تقييم نجاح إعداد نموذج الاستقطاب النووي الحيوي (DNP) على عامل تعزيز الحساسية. تجارب أخرى بدراسة الجوانب الهيكلية للسكريات والبروتينات سيؤدي إلى وضع نموذج للهندسة المعمارية ثلاثية الأبعاد. هذه الطرق يمكن تعديلها وتكييفها للتحقيق في مجموعة واسعة من المواد الغنية بالكربوهيدرات، بما في ذلك الجدران الخلية الطبيعية من النباتات والفطريات والطحالب والبكتيريا، فضلا عن توليف أو مصممة على مجمع مع الآخر والبوليمرات الكربوهيدرات الجزيئات.
الكربوهيدرات تلعب دوراً مركزياً في مختلف العمليات البيولوجية مثل تخزين الطاقة وبناء الهيكلية، والاعتراف بالهاتف الخلوي والالتصاق. أنها أثرت في جدار الخلية، الذي عنصر أساسي في النباتات والفطريات، والطحالب والبكتيريا1،،من23. جدار الخلية بمثابة مصدر مركزي لإنتاج الوقود الأحيائي، والمواد الحيوية، فضلا عن هدف واعدة للعلاجات المضادة للميكروبات4،،من56،،من78 , 9.
الفهم المعاصر لهذه المواد المعقدة تقدما جوهريا خلال عقود جهود التي كرست لتوصيف الهيكلية باستخدام أربع طرق رئيسية البيوكيميائية أو الوراثية. الأسلوب الرئيسي الأول يعتمد على علاجات متتابعة باستخدام المواد الكيميائية القاسية أو الإنزيمات لكسر جدران الخلايا إلى أجزاء مختلفة، التي تبعتها التركيبية وربط تحليل السكريات في كل جزء10. هذا الأسلوب يلقي الضوء على توزيع مجال البوليمرات، ولكن التفسير قد تكون مضللة بسبب الخواص الكيميائية والفيزيائية للجزيئات الحيوية. على سبيل المثال، من الصعب تحديد ما إذا كان الكسر القلوي استخراجها تنبع من مجال واحد من الجزيئات أقل تنظيماً أو من جزيئات المنفصلين مكانياً مع الذوبان قابلة للمقارنة. ثانيا، الأجزاء المستخرجة أو جدران الخلايا كلها يمكن أيضا أن تقاس باستخدام الحل الرنين المغناطيسي لتحديد الروابط التساهمية، كما وصفته crosslinking، بين جزيئات مختلفة11،،من1213، 14،15. وبهذه الطريقة، يمكن سبر بنية مفصلة التساهمية من المراسي، ولكن قد توجد قيود بسبب انخفاض معدلي الذوبان السكريات والعدد الصغير نسبيا من المواقع كروسلينكينج، والجهل بالآثار غير التساهمية التي تستقر السكاريد التعبئة، بما في ذلك الهيدروجين-الترابط، فإن دير فالس القوة، التفاعل الالكتروستاتيكي وتشابك البوليمر. ثالثا، كانت تقارب ملزم العزم في المختبر باستخدام السكريات معزولة16،17،،من1819، ولكن تنقية الإجراءات قد يترتب عليها تغيير جوهري هيكل وخصائص هذه الجزيئات الحيوية. فشل هذا الأسلوب أيضا لتكرار ترسب متطورة والجمعية للجزيئات الكبيرة بعد التركيب الحيوي. وأخيراً، النمط الظاهري ومورفولوجيا الخلايا والخصائص الميكانيكية لطفرات وراثية مع إنتاج الموهنة لبعض مكونات جدار الخلية تسليط الأضواء على المهام الهيكلية للسكريات، ولكن الأدلة الجزيئية أكثر ضروري لسد هذه الملاحظات العيانية مع الدالة هندسيا للبروتين الأجهزة20.
وأدخلت التقدم الذي أحرز مؤخرا في تطوير وتطبيق مطيافية الرنين المغناطيسي النووي الصلبة المتعددة الأبعاد فرصة فريدة لحل هذه الألغاز الهيكلية. تجارب الرنين المغناطيسي النووي الصلبة في 2D/3D تمكين التحقيق ذات الدقة العالية في تكوين وبنية المواد الغنية بالكربوهيدرات في الدولة الأصلية دون اضطراب كبير. أجريت دراسات الهيكلية بنجاح على الابتدائي وجدران الخلية الثانوية للنباتات، والكتلة الحيوية المعالجة حفازة، بيوفيلم البكتيرية، أشباح الصباغ في الفطريات، ومؤخرا من المؤلفين، جدران الخلية سليمة في نوع من الفطريات المسببة للأمراض رشاشيه دخناء 21 , 22 , 23 , 24 , 25 , 26 , 27 , 28 , 29 , 30 , 31-تطوير دينامية الاستقطاب النووي (DNP)32،33،34،35،36،،من3738 , 39 , 40 , 41 , 42 يسهل إلى حد كبير توضيح الهيكلية الرنين المغناطيسي النووي كتعزيز التثقيف حساسية ملحوظة تقصير الوقت التجريبية على هذه الحيوية المعقدة. البروتوكول هو موضح هنا تفاصيل الإجراءات المتعلقة بالنظائر-تصنيف الفطريات دخناء (أ) وإعداد الفطرية وعينات النبات لتوصيف الحالة الصلبة الرنين المغناطيسي النووي والتثقيف. ينبغي أن تكون إجراءات وضع العلامات مماثلة تنطبق على الفطريات الأخرى مع تغيير المتوسطة، وينبغي أن تكون إجراءات إعداد عينة ينطبق عموما على الحيوية الأخرى الغنية بالكربوهيدرات.
بالمقارنة مع أساليب الكيمياء الحيوية، الرنين المغناطيسي النووي الصلبة مزايا كأسلوب غير المدمرة وعالية الدقة. الرنين المغناطيسي النووي أيضا الكمية في التحليل التركيبي، وخلافا لمعظم أساليب تحليلية أخرى، لا أوجه عدم اليقين وأدخلت بالذوبان المحدودة من البوليمرات الحيوية. إنشاء البروتوكو?…
The authors have nothing to disclose.
وأيد هذا العمل “المؤسسة الوطنية للعلوم” من خلال المكتب جبهة الخلاص الوطني-1833040. مختبر المجال المغناطيسي وطنية عالية (نهمفل) معتمد من قبل “المؤسسة الوطنية للعلوم” من خلال هيئة الهجرة واللاجئين-1157490، وفي ولاية فلوريدا. نظام ماس-إدارة التخطيط الوطني في نهمفل تموله جزئيا OD018519 S10 المعاهد الوطنية للصحة، وجبهة الخلاص الوطني تشي-1229170.
Ammonium Molybdate Tetrahydrate | Acros Organics | 12054-85-2 | |
AMUPol | Cortecnet | C010P002 | |
Analytical weighing balance | Ohaus | B730439218 | Model PA84C |
Bioclave 16 L | VWR | 470230-598 | |
Biosafety Cabinet | Labconco corporation | 302319100 | |
Boric acid | VWR | BDH9222 | store at 15-30 °C |
Cobalt(II) Chloride Hexahydrate | Honeywell|Fluka | 60820 | ≥98 % |
Copper(II) Sulfate Pentahydrate | BDH | BDH9312 | ≥98 % |
Corning LSE shaking incubator | Thermo Fisher Scientific | 7202152 | |
D2O | Sigma Aldrich | 151882 | 99.9 atom % D |
d6-DMSO | Sigma Aldrich | 151874 | 99.9 atom % D |
d8-glycerol | Sigma Aldrich | 447498 | ≥99 atom % D |
Dialysis tubing 3.2 kDa | Sigma Aldrich | D2272 | 132724 |
Dipotassium Phosphate | VWR | BDH9266 | ≥98 % |
Glycerol | Sigma Aldrich | G5516 | ≥99.5 % |
Heraus Megafuge 16R Centrifuge | Thermo Fischer Scientific | 750004271 | Maximum RCF 25,830 x g |
HR-MAS Disposable Insert Kit | Bruker | B4493 | Kel-F |
Iron(II) Sulfate Heptahydrate | Alfa Aesar | 14498 | ≥99+ % |
Magnesium Sulfate Heptahydrate | VWR | 10034998 | store at 18-26 °C |
Manganese(II) Chloride Tetrahydrate | Alfa Aesar | 11563 | ≥99 % |
Monopotassium Phosphate | VWR | 470302-254 | ≥99 % |
pH Meter | Mettler Toledo | B706689216 | |
Tetrasodium Ethylenediaminetetraacetate | Acros Organics | 13235-36-9 | ≥99.5 % |
Zinc Sulfate Heptahydrate | Alfa Aesar | 33399 | ≥98 % |
12C3, d8-glycerol | Cambridge Isotope Laboratory | CDLM-8660 | 12C3, 99.95%; D8, 98% |
13C6-glucose | Sigma Alrdrich | 364606 | ≥99 % (CP) |
15N-sodium nitrate | Sigma Aldrich | 364606 | ≥98 % 15N, ≥99 (cp) |
3.2 mm sapphire NMR rotor | Cortecnet | B6939 | |
3.2 mm Silicone plug | Bruker | B7089 | |
4 mm MAS Rotor Kit | Bruker | H14355 | Zirconia |