Направи дарение на училище!

Едноклетъчните организми, наречени бактериопланктон, прекарват живота си като се носят в открития океан, видими за просто око само когато са на групи. Но не се заблуждавайте от размера им: тези миниатюрни създания играят голяма роля във въглеродния цикъл. Хетеротрофните микроби, според някои преценки, преработват половината от органичния въглерод в океана, особено фитопланктона и някои автотрофи чрез фотосинтеза.

Но различните колонии от свободно плаващи микроби използват ресурсите по различен начин и микробиолозите отдавна търсят нужните инструменти, които да им помогнат да определят как отделните таксони взаимодействат с въглерода. Представете си го като шпиониране на вечеря, без всъщност да виждате някой да се храни – как може да определите кой какво яде?

Предишни експериментални методи, които целели да отговорят на този въпрос, са използвали и комбинирали разнообразни иновативни средства. Някои използват метагеномика и генна експресия, за да погледнат ДНК и РНК в цялата микробиална колония. Други използват FISH (флуоресцентна хибридизация), за да маркират единични клетки, докато те метаболизират въглерода. Има и такива, които проследяват как РНК молекули свързват въглеродни изотопи.

Нова техника, представена от колаборация от изследователи от Орегонския щатски университет, Национална лаборатория „Лорънс Ливърмор“ и Национална лаборатория „Оук Ридж”, използва протеомика – мащабен анализ на белтъците, които се произвеждат в даден организъм – за да идентифицират кой какво яде. В изследване, публикувано миналата година в mSystems, Samuel Bryson и сътрудниците му съобщават за първоначалния тест на новата техника, която те наричат протеомично стабилно изотопно сондиране, или SIP. Работата била финансирана от Фондация „Гордън и Бети Мур“ по Инициатива за морската биология.

Разбери повече за БГ Наука:

***

Предишни техники са използвали въглеродни изотопи, за да направят схема на метаболитните отговори на организмите, казва Bryson, но протеомичното SIP има предимство – то позволява директно измерване на начина, по който микробите приемат ресурси и синтезират белтъци.

Той и екипът му експериментирали върху проби от две места в северния Тихи океан – една от Орегонското крайбрежие и една от залива Монтерей, Калифорния. Към всяка проба те добавили разтворени свободни аминокиселини (DFAA), които съдържат изотопа въглерод 13. DFAA са важен източник на органичен въглерод в океана и произлизат от отмрял фитопланктони след цъфтежа му, лизирани клетки и други процеси.

След 15 часа, а после и след 32 часа, изследователите използвали протеомичен подход, разработен от изследователите от Националната лаборатория „Оук Ридж” в Тенеси, за да установят колко бързо аминокиселините биват поглъщани и как бактериалните протеини се променят в отговор. В частност, казва Bryson, „искахме да видим  дали таксоните продължават да натрупват субстрата DFAA във времето“.

След като определени пептиди са показателни за определени бактериални колонии, протеомичният подход може да определи кои таксони приемат въглерода, и колко от него. Изследователите открили високи нива на белтъци, обогатени с въглерод 13, например, при бактерии Rhodobacterales, но не и при колониите на Flavobacteriales или SAR11.

Първоначалният тест на технологията показва, че методът предлага детайлен поглед на метаболитните отговори на тези бактерии спрямо въглерода. Ryan Mueller, старши автор на статията, казва, че техниката им осигурява пряко доказателство за информация на три нива: „колко бива използвано, от кого и как той го използва, за да произвежда нови белтъци“, казва той.

Bryson отбелязва, че протеомичният им подход е част от по-голяма тенденция в микробиологията да използва различни „-омични“ данни, за да разбира по-добре как колониите бактериопланктон отговарят на средата си. „Ние откриваме как да използваме цялата информация“, казва той. Добавя, че протеомичният SIP модел не е органичен до DFAA, и той и екипът му са започнали да правят експерименти, за да открият как микроорганизмите приемат други субстрати като глюкоза и липиди.

„Това е една от първите стъпки за свързването на процеса със специфични организми и как те му отговарят“, казва Mueller.

Превод: Никол Николова

Източник: mbioblog.asm.org

Вземете (Доживотен) абонамент и Подарете един на училище по избор!