Микробиолог из штата Орегон Райан Мюллер, старший автор статьи, говорит, что этот метод освещает процесс поглощения углерода на трех уровнях. «Он показывает, сколько он используется, какие микробы и как они используют его для производства новых белков», — говорит он. «Он предоставляет информацию о том, какие организмы поглощают разные субстраты».Морской бактериопланктон играет решающую роль в углеродном цикле. Они перерабатывают химические вещества и разлагают богатые углеродом материалы, такие как растворенные свободные аминокислоты (DFAA), что может быть результатом многих процессов, включая лизис клеток или гибель цветения фитопланктона. Бактериопланктон перерабатывает половину органического углерода, фиксированного фитопланктоном и другими микробами, посредством фотосинтеза, но не все микробные сообщества имеют одинаковую скорость поглощения.
Связь определенных таксонов с метаболическими реакциями оставалась открытым вопросом на протяжении десятилетий.Исследователи протестировали свой новый метод, названный протеомным стабильным изотопным зондированием, или протеомным-SIP, на восьми образцах морской воды, включая шесть, взятых из океана в заливе Монтерей, штат Калифорния, и два из Ньюпорта, штат Орегон. К этим образцам они добавили DFAA, обогащенные изотопом углерода-13.
Используя масс-спектрометрию высокого разрешения, они извлекли и проанализировали белки из образцов — половину образцов через 15 часов, а другую половину через 32 часа. Они использовали программное обеспечение, разработанное исследователями из Национальной лаборатории Ок-Ридж, штат Теннесси, для анализа данных протеомики.Их анализ выявил метаболические паттерны для определенных таксонов.
Например, белки, связанные с бактериями Rhodobacterales, показали высокие уровни вновь синтезированных пептидов, обогащенных изотопом углерода. Для сравнения, бактерии из сообществ Flavobacteriales и SAR11 имели гораздо меньшее обогащение.
В последние годы микробиологи использовали целый арсенал методов, чтобы лучше понять роль морского бактериопланктона в углеродном цикле. Предыдущие попытки использовали метагеномику, профилирование экспрессии генов или флуоресцентную гибридизацию in situ, или FISH.
Сэмюэл Брайсон, ведущий автор новой статьи, отмечает, что в некоторых предыдущих методах также использовалось исследование стабильных изотопов, хотя и не с таким же уровнем точности.«Наше главное преимущество перед другими методами SIP — это прямая мера включения субстрата в белки», — говорит он.
Хотя в текущем эксперименте для измерения использования DFAA используется протеомный SIP, Брайсон говорит, что его можно легко распространить на другие материалы. Он и его команда начали проводить эксперименты с использованием нескольких субстратов, используемых бактериопланктоном, включая глюкозу, липиды и цельные белки. Мюллер говорит, что их стратегия заключалась в том, чтобы начать с простых — с аминокислот — и со временем проводить более сложные эксперименты.
«Таким образом мы перейдем к более реалистичной среде», — говорит он.
