15Nlabellointi

15N-labellointi on biologisten järjestelmien tutkimuksessa käytetty stabiloitua isotooppiaineistoa, jossa typen ympärille rakennetaan jäljitysjärjestelmä käyttämällä 15N-merkintää. 15N on luonnostaan presentia typen stabiili isotoopi, jonka runsuus on noin 0,37 prosenttia luonnossa. Lehden tai solujen viljelyn yhteydessä 14N:n tilalle voidaan tarjota 15N-luotettuja lähtöaineita, jolloin 15N pysyy biomolekyylien sisällä ja voidaan erottaa tilastollisesti normaalista 14N:sta.

Menetelmät ja toteutus

15N-labellointi toteutetaan antamalla soluille, organismeille tai kasvualuille 15N-luetteloituja ravinteita, kuten 15N-nitraattia, 15N-ammoniumia, 15N-laskennallisia aminohappoja tai 15N-merkattuja muita yhdisteitä. Merkittyjen orgaanisten aineiden tai proteiinien syntyminen ja vanheneminen voidaan seurata mittaamalla 15N-rasitusta biomolekyyleissä. Lähestymistapaa voidaan käyttää sekä in vivo että in vitro tutkimuksiin, proteomian, metabolian ja kasvuolosuhteiden kontekstissa.

Analyyttiset työkalut

Keskeisiä analyyttisiä menetelmiä ovat massaspektrometria (MS) ja, harvemmin, 15N-NMR. MS mahdollistaa isotopometristen jakautumien tarkka mittaamisen ja isotoppi-merkinnöistä johdettujen metaboliittien sekä proteiinien renkaiden kulutuksen analysoinnin. Yhdessä stabiloitua isotooppia koskeneella analyyttisellä suunnittelulla voidaan suorittaa metaboliittien virtausanalyysejä (MFA) ja määrittää nitrogenin aineenvaihdunnan reittejä.

Sovellukset

15N-labellointia käytetään laajasti kasvien typen uptaken ja assimilations tutkimuksiin, mikrobien ja eläinten typen kierron seuraamiseen sekä proteiinien turnoverin ja uusien proteiinien syntymavauhtien määrittämiseen. Se soveltuu myös ympäristö- ja ekosysteemitutkimuksiin, joissa halutaan erottaa typen kiertokulun yksittäisten reittien merkitys.

Rajoitteet

Merkintähinta ja kallis 15N-luetteloitujen aineiden saatavuus sekä pikkutarkat kokeelliset suunnitelmat voivat rajoittaa käyttöä. Isotooppidelien tulkinta voi olla haastavaa, ja laboratorioon liittyy tarvetta korkearesoluutioiselle laitteistolle sekä asianmukaiselle suunnittelulle, jotta isotoppari saadaan erotettua luonnollisesta 15N-profiilista. 15N-labellointi on turvallinen, sillä kyseessä on stabiili, radioaktiivinen ei.