Ноябрь 2015, № 13 (188)

УДК: 57.088.1Никиян А.Н., Татлыбаева Е.Б. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ АТОМНО-СИЛОВОЙ МИКРОСКОПИИ ПРИ ИДЕНТИФИКАЦИИ СПЕЦИФИЧЕСКИ МАРКИРОВАННЫХ МОЛЕКУЛ И КЛЕТОК МИКРООРГАНИЗМОВИдентификация биологических молекул и микроорганизмов является важной задачей микробиологии, традиционно решаемой с помощью маркированных антител. Однако в большинстве случаев соответствующие методы основаны на обнаружении значительного количества взаимодействующих молекул и не позволяют выяснить их распределение по поверхности. Один из возможных путей решения состоит в использовании современного метода атомно-силовой микроскопии. В настоящей работе методом атомно-силовой микроскопии обнаружены и изучены специфические комплексы, сформированные с участием наноразмерных меток, содержащие коллоидное золото или аморфный углерод, на поверхности бактериальных клеток Staphylococcus aureus и на поверхности иммунологического планшета. Установлены морфологические характеристики и карта распределения выявляемых комплексов по исследуемым поверхностям. В экспериментах с обнаружением единичных молекул определена чувствительность метода и проведено сравнение с иммуноферментным анализом. Полученные результаты указывают на высокую чувствительность предлагаемого метода и определенные преимущества углеродных меток по сравнению с золотыми метками по причине их легкого обнаружения и однозначности в выявлении на полученных изображениях. Проведена идентификация микроорганизмов в модельных двухкомпонентных биологических системах и разработаны подходы к маркированию бактериальных клеток в сложных биологических смесях для направленного их выделения и последующего изучения. Таким образом, использование атомно-силового микроскопа в сочетании с наноразмерными углеродными и золотыми метками позволяет реализовать новый способ идентификации единичных молекул и микроорганизмов в ассоциациях сложного компонентного состава.Ключевые слова: идентификация молекул, детектирование микроорганизмов, золотые и углеродные метки, атомно-силовая микроскопия.

Загрузить

Список использованной литературы:

1. Ramos-Vara J.A. Technical aspects of immunohistochemistry // Vet. Pathol.  — 2005.  — 42. — P. 405-426.

2. Electron Microscopy: Methods and Protocols, Kuo J ed. Humana Press.  — 2007.  — 608 p.

3. Binning G, Quate C.F, Gerber C. Atomic force microscope//Phys.Rev.Lett. — 1986.  — 56(9).  — P. 930-933.

4. Dufrкne Y.F., Hinterdorfer P. Recent progress in AFM molecular recognition studies//Pflugers Arch  — Eur.J.Physiol.  — 2008.  — 256.  — P.237–245 DOI:10.1007/s00424-007-0413-1.

5. Heinisch J.J, Lipke P.N, Beaussart A, El Kirat Chatel S, Dupres V, Alsteens D, Dufrкne Y.F.//J.Cell Sci.  — 2012.  — 125.  — P. 4189-4195.  — DOI: 10.1242/jcs.106005.

6. Maluchenko N.V., Agapov I.I., Tonevitsky A.G. et al. Detection of immune complexes using atomic force microscopy//Biofizika.  — 2004.  — V.49.  — № 6.  — Р. 1008–1014.

7. Quist, A. P. Direct measurement of single immunocomplex formation by atomic force microscopy/ A. P. Quist, A. A. Bergman, C. T. Reimann // Solution for a nanoscale world.  — 2004.  — № 8.  — P. 4.

8. Nikiyan H., Tatlybaeva E., Rayev M. and Deryabin D. Applying Nanosized Gold and Carbon Immunolabels for the Quantitative Detection of Specific Ag–Ab Complexes by Using Atomic Force Microscopy//Current Nanoscience. — 2015.  — V.11.  — P. 615-620.

9. Tatlybaeva E.B., Nikiyan H.N., Vasilchenko A.S. and Deryabin D.G. Atomic force microscopy recognition of protein A on Staphylococcus aureus cell surfaces by labeling with IgG–Au conjugates//Beilstein J. Nanotechnol.  — 2013.  — 4.  — P.743–749. DOI:10.3762/bjnano.4.84.

10. Edlich, R.F., Winters, K.L., Long, W.B., Gubler, K.D. Rubella and congenital rubella (German measles)// Journal of Long-Term Effects of Medical Implants. — 2005. — 15(3).  — P.319–328.

11. Zhang, P.C., Bai, C., Ho, P.K., Dai, Y., Wu, Y.S. Observing interactions between the IgG antigen and anti-IgG antibody with AFM // IEEE Eng. Med. Biol. Mag.  — 1997. — 16(2).  — P.42-46.

12. Chen Y., Cai J., Xu Q., Chen Z.W. Atomic force bio-analytics of polymerization and aggregation of phycoerythrin-conjugated immunoglobulin G molecules//Mol. Immunol.  — 2004.  — 41(12).  — P. 1247–1252. DOI 10.1016/ j.molimm.2004.05.012.

13. Forsgren A, Sjцquist J. "Protein A" from S. aureus. I. Pseudo-immune reaction with human gamma-globulin// J.Immunol. — 1966.  — 97(6).  — P.822–827.

14. DeDent A.C., McAdow M. and Schneewind O. Distribution of Protein A on the Surface of Staphylococcus aureus//J.Bacteriol. — 2007. — V.189. — №12. — P. 4473-4484.

15. Dickson J. S., Koohmaraie M. K. Cell surface charge characteristics and their relationship to bacterial attachment to meat surfaces //Appl.Environ.Microbiol.  — 1989.  — 55(4).  — P.832.

16. Leff D.V., Brandt L., Heath J.R., Synthesis and Characterization of Hydrophobic, Organically-Soluble Gold Nanocrystals Functionalized with Primary Amines //Langmuir. — 1996.  — 12 (20).  — P. 4723–4730.  — DOI 10.1021/la960445u.

О статье

Авторы: Никиян А.Н., Татлыбаева Е.Б.

Год: 2015

Главный редактор

Сергей Александрович
МИРОШНИКОВ

© Электронное периодическое издание: ВЕСТНИК ОГУ on-line (VESTNIK OSU on-line), ISSN on-line 1814-6465
Зарегистрировано в Федеральной службе по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций
Свидетельство о регистрации СМИ: Эл № ФС77-37678 от 29 сентября 2009 г.
Учредитель: Оренбургский государственный университет (ОГУ)
Главный редактор: С.А. Мирошников
Адрес редакции: 460018, г. Оренбург, проспект Победы, д. 13, к. 2335
Тел./факс: (3532)37-27-78 E-mail: vestnik@mail.osu.ru