Mikroorganizmaların Tanımlanmasında
Spektroskopik Yöntemler
Prof.Dr.Çağrı Ergin
I. Ulusal Klinik Mikrobiyoloji Kongresi --- Antalya 2011
Maddenin araştırılması
Kimyasal analiz
Kütlesel kimyasal analizler
Mikroanalitik kimyasal tanımlama
Nanoskopik mimari ve mikroyapılandırma
Yüzey ve arabirimlerin tanımlanması
Mekanik özellikler
Termal özellikler
Elektriksel özellikler
Manyetik özellikler
Optik özellikler
Korozyon, sürtünme ve aşınma
Biyolojik ve genomik analiz
Materyal-çevre analizi
Moleküler dinamik
Mikroorganizmalar ;
Moleküler yapı ….son derece zengin ve farklı
Değişken ve sınır ortamlarda yaşabilir
Kimyasal analizler
Yöntem
?
Değerlendirme
??? Moleküler biyoloji
Genetik mühendislik
Sonuç
?
Enzimoloji
NMR ve IR spektroskopi
J.-P. Grivet, A.-M. Delort / Progress in Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy 54 (2009) 1–53
Kimyasal analiz
Kütlesel kimyasal analiz
• Kütle spektrometrisi
• Moleküler spektrometri
• Atomik spektrometri
• Nükleer analitik yöntemler
• Kromatografik metodlar
• Klasik kimyasal metodlar
Spektroskopik
yöntemin seçimi,
incelenecek veya
araştırılması
istenen
maddelerin
yapısı ile
ilişkilidir.
Mikroanalitik kimyasal tanımlama
• Analitik elektron mikroskopi
• Elektron prob X-ışını mikroanalizi
• Tarama delgi tarama mikroskopisi
• Çevresel tarama elektron mikroskopisi
• Kızılötesi ve Raman mikroanalizi
MA Jabra-Rizk ve ark.
Rev Iberoam Micol
1999; 16: 187-93.
Dış fibriler tabaka
Mannoprotein tabaka
Glukan
Glukan-Kitin
Mannoprotein tabaka
Plazma membranı
Mikrobiyolojik “NMR”
2H
13C
15N
İn – vivo
Ex – vivo (in-situ)
19F
23Na
31P
Karbon iskelet metabolik işlevlerin
tanımlanmasında yeterlidir
1H
NMR
Mikrobiyolojik NMR
In-Cell NMR
makromolekül
protein yapısı
protein dinamikleri
proteinler arası ilişki
?? Aerobik
?? Anaerobik
Teknik sorunlar/çözümler
Rotasyonel yansımalar
Örnekleme
Katı faz döngüleri
Açılı döndürme (MAS)
…..
Hanoulle X, Wieruszeski JM, Rousselot-Pailley P, Laudrieu I, Baulard AR, Lippens G, Monitoring of the ethionamide pro-drug activation in mycobacteria by 1H high resolution magic
angle spinning NMR. Biochem Biophys Res Commun 2005; 331: 452–8.
31P NMR
Lohmeier-Vogel EM, Ung S, TurnerRJ. In vivo 31P nuclear magnetic resonance investigation of tellurite toxicity in Escherichia coli. Appl Environ
Microbiol 2004; 70: 7342–7.
31P NMR
Lohmeier-Vogel EM, Ung S, TurnerRJ. In vivo 31P nuclear magnetic resonance investigation of tellurite toxicity in Escherichia coli. Appl Environ
Microbiol 2004; 70: 7342–7.
C.antartica
1H NMR
Weber H, Brecker L, Online NMR for monitoring biocatalysed reactions. Curr Opin Biotechnol 2000: 11; 572–8.
Atipik NMR spektrumu
Temel Bileşenler Anali
Normalizasyon ve dönüşüm sonrası
Raamsdonk LM, Teusink B, Broadhurst D, Zhang N, Hayes A, Walsh MC, Berden JA, Brindle KM, Kell DB, Rowland JJ, Westerhoff HV, van Dam K, Oliver SG. A functional genomics strategy
that uses metabolome data to reveal the phenotype of silent mutations. Nat Biotech 2001; 19: 45–50.
Diskriminant Fonksiyon Analizi
NMR Spektrumun Küme Analizi
Raamsdonk LM, Teusink B, Broadhurst D, Zhang N, Hayes A, Walsh MC, Berden JA, Brindle KM, Kell DB, Rowland JJ, Westerhoff HV, van Dam K, Oliver SG. A functional genomics strategy
that uses metabolome data to reveal the phenotype of silent mutations. Nat Biotech 2001; 19: 45–50.
Hangisi ?
>>>> Ne amaçla ?
NMR spektroskopi
Hızlı
Kurumsal destek
Kimyager desteği

Teknik, bilimsel
Değerlendirme-deneyim
Gerekli mi?


Amaç !
Standardizasyon !
genom, traskriptom, proteom, fluksom
IR spektroskopi
Hızlı
Ucuz, kişisel
Kimyager desteği

Teknik, bilimsel
Değerlendirme-deneyim
Gerekli mi?


Hedef tanımı ?
Standardizasyon !
1666- I procured me a triangular glass prism to try therewith the celebrated phenomena of colours
1642-1720
1666- I procured me a triangular glass prism to try therewith the celebrated phenomena of colours
1642-1720
IR spektroskopi
Işıma türünün enerjisi sadece frekansına (veya dalga boyuna)
bağlıdır.
Değiştirilen frekansa karşı absorbans (soğurma) şiddeti
kaydedilerek bir spektrum ve absorbans “pik”leri elde edilir.
1901….the energy of a photon is given by Planck's constant times the frequency.
İnfrared (Kızılötesi) spektroskopi ile;



Kimyasal analiz
Bilinen spektrumlar ile
karşılaştırma
İn-situ kimyasal tepkime takibi
Yapısal analiz
Özgül yapıların saptanması
Elektronik bilgi
Optik iletkenlik ölçümü
Mikrobiyoloji’de kullanım ?
Mikrobiyal sınıflama
Hızlı tanı ? - Parmakizi bölgelerinin saptanması -
Kültür saflığının kontrolü
Toksin varlığı
Metabolik parmakizi bölgelerinin saptanması
Hücre duvarı yapı analizi
Epidemiyolojik analiz
Mutant kökenler
Epidemiyolojik farklı 2 köken
Normal fenotip (NP)
Normal fenotip (NP)
Küçük koloni varyantı (SCV)
Küçük koloni varyantı (SCV)
Becker K, Laham NA, Fegeler W, Proctor RA, Peters G, von Eiff C. Fourier-transform infrared spectroscopic analysis is a powerful tool for studying the dynamic changes in Staphylococcus aureus small-colony variants. J Clin Microbiol 2006; 44: 3274-8.
Mutant kökenler
Epidemiyolojik farklı 2 köken
Normal fenotip (NP)
Normal fenotip (NP)
Küçük koloni varyantı (SCV)
Küçük koloni varyantı (SCV)
Becker K, Laham NA, Fegeler W, Proctor RA, Peters G, von Eiff C. Fourier-transform infrared spectroscopic analysis is a powerful tool for studying the dynamic changes in Staphylococcus aureus small-colony variants. J Clin Microbiol 2006; 44: 3274-8.
Beekes M, Lasch P, Naumann D. Analytical applications of Fourier transform-infrared (FT-IR) spectroscopy in microbiology and prion research. Vet Microbiol 2007; 123: 305-19
Beekes M, Lasch P, Naumann D. Analytical applications of Fourier transform-infrared (FT-IR) spectroscopy in microbiology and prion research. Vet Microbiol 2007; 123: 305-19
L.monocytogenes
S.aureus
E.coli O157:H7
B.anthracis
S.typhimurium
B.cereus
Y.enterocolitica
V.vulnificus
V.cholera
S.sonnei
Whittaker P, Mossoba MM, Al-Khaldi S, Fry FS, Dunkel VC, Tall BD, Yurawecz MP. Identification of foodborne bacteria by infrared spectroscopy using cellular fatty acid methyl esters. J Microbiol Methods 2003; 55: 709-16.
L.monocytogenes
S.aureus
E.coli O157:H7
B.anthracis
S.typhimurium
B.cereus
Y.enterocolitica
V.vulnificus
V.cholera
S.sonnei
Whittaker P, Mossoba MM, Al-Khaldi S, Fry FS, Dunkel VC, Tall BD, Yurawecz MP. Identification of foodborne bacteria by infrared spectroscopy using cellular fatty acid methyl esters. J Microbiol Methods 2003; 55: 709-16.
Karadenizli A, Kolayli F, Ergen K. A novel application of Fourier-transformed infrared spectroscopy: classification of slime from staphylococci. Biofouling 2007; 23: 63-71.
Karadenizli A, Kolayli F, Ergen K. A novel application of Fourier-transformed infrared spectroscopy: classification of slime from staphylococci. Biofouling 2007; 23: 63-71.
Mikroorganizmaların Tanımlanmasında
Spektroskopik Yöntemler
Prof.Dr.Çağrı Ergin
I. Ulusal Klinik Mikrobiyoloji Kongresi
Antalya 2011
Download

Slayt 1