Mikroorganizmaların Tanımlanmasında Spektroskopik Yöntemler

Transkript

1 Mikroorganizmaların Tanımlanmasında Spektroskopik Yöntemler I. Ulusal Klinik Mikrobiyoloji Kongresi --- Antalya 2011 Prof.Dr.Çağrı Ergin

2 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

3 Mikroorganizmalar ; Moleküler yapı.son derece zengin ve farklı Değişken ve sınır ortamlarda yaşabilir Kimyasal analizler Yöntem? Değerlendirme??? Sonuç? Moleküler biyoloji Genetik mühendislik Enzimoloji NMR ve IR spektroskopi J.-P. Grivet, A.-M. Delort / Progress in Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy 54 (2009) 1 53

4 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

5 MA Jabra-Rizk ve ark. Rev Iberoam Micol 1999; 16: Dış fibriler tabaka Mannoprotein tabaka Glukan Glukan-Kitin Mannoprotein tabaka Plazma membranı

6 Mikrobiyolojik NMR İn vivo Ex vivo (in-situ) 2 H 13 C 15 N 19 F 23 Na 31 P Karbon iskelet metabolik işlevlerin tanımlanmasında yeterlidir 1 H NMR

7 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 1 H high resolution magic angle spinning NMR. Biochem Biophys Res Commun 2005; 331:

8 31 P 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:

9 31 P 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:

10 C.antartica 1 H NMR Weber H, Brecker L, Online NMR for monitoring biocatalysed reactions. Curr Opin Biotechnol 2000: 11;

11 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:

12 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:

13 Hangisi? >>>> Ne amaçla? NMR spektroskopi Hızlı Kurumsal destek Kimyager desteği Teknik, bilimsel Değerlendirme-deneyim Gerekli mi? Amaç! Standardizasyon! IR spektroskopi Hızlı Ucuz, kişisel Kimyager desteği Teknik, bilimsel Değerlendirme-deneyim Gerekli mi? Hedef tanımı? Standardizasyon! genom, traskriptom, proteom, fluksom

14 1666- I procured me a triangular glass prism to try therewith the celebrated phenomena of colours

15 1666- I procured me a triangular glass prism to try therewith the celebrated phenomena of colours

16 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 the energy of a photon is given by Planck's constant times the frequency.

17 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

18 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

19 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:

20 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:

21 Beekes M, Lasch P, Naumann D. Analytical applications of Fourier transform-infrared (FT-IR) spectroscopy in microbiology and prion research. Vet Microbiol 2007; 123:

22 Beekes M, Lasch P, Naumann D. Analytical applications of Fourier transform-infrared (FT-IR) spectroscopy in microbiology and prion research. Vet Microbiol 2007; 123:

23 L.monocytogenes S.aureus B.anthracis E.coli O157:H7 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:

24 L.monocytogenes S.aureus B.anthracis E.coli O157:H7 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:

25 Karadenizli A, Kolayli F, Ergen K. A novel application of Fourier-transformed infrared spectroscopy: classification of slime from staphylococci. Biofouling 2007; 23:

26 Karadenizli A, Kolayli F, Ergen K. A novel application of Fourier-transformed infrared spectroscopy: classification of slime from staphylococci. Biofouling 2007; 23:

27 Mikroorganizmaların Tanımlanmasında Spektroskopik Yöntemler Prof.Dr.Çağrı Ergin I. Ulusal Klinik Mikrobiyoloji Kongresi Antalya 2011