zhpsЖурнал прикладной спектроскопииZhurnal Prikladnoii Spektroskopii0514-7506B. I. Stepanov Institute of Physics of the National Academy of Scienceszhps-781Research ArticleСтатьиИК-СПЕКТРОСКОПИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ВНЕШНЕЙ ПОВЕРХНОСТИ КЛЕТОЧНОЙ СТЕНКИ Candida albicans С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МЕТОДА ФУНКЦИОНАЛЬНО-УСИЛЕННОЙ ПРОИЗВОДНОЙMID-INFRARED VIBRATIONAL SPECTRUM CHARACTERIZATION OF THE OUTER SURFACE OF Candida albicans BY FUNCTIONALLY ENHANCED DERIVATIVE SPECTROSCOPYPalenciaS. L.PalenciaS. L.

Консепсьон, Чили;

Mindtech s.a.s., Кали, Колумбия

Concepción – Chile;

Cali – Colombia

sixta.palencia3004@gmail.comGarcíaA.GarcíaA.

Консепсьон

Concepción – Chile

PalenciaM.PalenciaM.

Кали

Cali – Colombia

Университет Консепсьон; Исследовательская группа Mindtech (Mindtech-RG)Laboratory of Bacterial Pathogenicity, Department of Microbiology,Faculty of Biological Sciences, Universidad de Concepción; Microbiology and Bioengineering Division, Mindtech Research Group (Mindtech-RG), Mindtech s.a.s.Университет КонсепсьонLaboratory of Bacterial Pathogenicity, Department of Microbiology,Faculty of Biological Sciences, Universidad de ConcepciónУниверситет дель ВаллеResearch Group in Science with Technological Applications (GI-CAT), Department of Chemistry, Faculty of Natural and Exact Sciences, Universidad del Valle202129012021881167(1)-167(15)Copyright © Palencia S.L., García A., Palencia M., 20212021Palencia S.L., García A., Palencia M.Palencia S.L., García A., Palencia M.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://zhps.ejournal.by/jour/article/view/781

Оценена способность алгоритма функционально-усиленной производной спектроскопии (FEDS) характеризовать поверхность микроорганизмов, а именно Candida albicans, с помощью спектроскопии среднего ИК-диапазона и сенсоров на основе целлюлозы. Работа является ключевой в изучении межклеточных и клеточно-поверхностных взаимодействий микроорганизмов и включает в себя изучение полимикробных биопленок. Грибок C. albicans выбран в качестве модели микроорганизма из-за его важности в медицинской науке и для здоровья человека. Спектры в диапазоне 4000–500 см–1 зарегистрированы методом нарушенного полного отражения в трех повторениях. В случае биопленок C. albicans с помощью FEDS можно деконволюционировать сигналы и добиться их улучшенной дифференциации. Серин, треонин, глицин, аланин, глутаминовая кислота, пролин и N-ацетил-D-глюкозамин взяты в качестве молекулярных моделей при анализе спектров, поскольку считаются основными компонентами клеточной стенки C. albicans. Показано, что колебательный спектр биопленок C. albicans можно изучать, рассматривая только основные компоненты клеточной стенки.

The objective of this work was to evaluate the ability of the functionally enhanced derivative spectroscopy (FEDS) algorithm to characterize the surface of microorganisms, namely, Candida albicans, by mid-IR spectroscopy and with the cellulose sensing surface technique. This work is a key stage in the study of cellcell and cell-surface interactions between microorganisms, including the study of polymicrobial biofilms. Accordingly, C. albicans was selected as a microorganism model due to its importance in medical science and human health. Spectra were recorded in triplicate from 4000 to 500 cm–1 by the ATR technique. It was concluded that the FEDS transform of the mid-IR spectrum is a powerful analytical tool to improve spectral analysis by IR spectroscopy. In the particular case of C. albicans biofilms, it was observed that by FEDS, it is possible to deconvolute signals and achieve improved signal differentiation. For interpretation, serine, threonine, glycine, alanine, glutamic acid, proline, and N-acetyl-D-glucosamine units were taken as molecular models since these molecules have been described as the main components in the cell wall of C. albicans. In this way, it was found that the vibrational spectrum of C. albicans biofilms can be understood considering only the main components of the cell wall.

Candida albicansспектр среднего ИК-диапазонабиопленкапреобразование с использованием алгоритма функционально-усиленной производной спектроскопии (FEDS)чувствительная поверхностьCandida albicansmid-IR spectrumbiofilmFEDS transformsensing surfaceReferencesJ. M. Hornby, E. C. Jensen, A. D. Lisec, J. J. Tasto, B. Jahnke, R. Shoemaker, P. Dussault, K. W. Nickerson, Appl. Environ. Microbiol., 67, 2982–2992 (2001).J. M. Hornby, E. C. Jensen, A. D. Lisec, J. J. Tasto, B. Jahnke, R. Shoemaker, P. Dussault, K. W. Nickerson, Appl. Environ. Microbiol., 67, 2982–2992 (2001).H. H. Tuson, D. B. Weibel, Soft Matter., 9, 4368–4380 (2013).H. H. Tuson, D. B. Weibel, Soft Matter., 9, 4368–4380 (2013).C. R. Arciola, D. Campoccia, G. D. Ehrlich, L. Montanaro, Adv. Exp. Med. Biol., 830, 29–46 (2015).C. R. Arciola, D. Campoccia, G. D. Ehrlich, L. Montanaro, Adv. Exp. Med. Biol., 830, 29–46 (2015).A. Kumar, A. Alam, M. Rani, N. Z. Ehtesham, S. E. Hasnain, Int. J. Med. Microbiol., 307, 481–489 (2017).A. Kumar, A. Alam, M. Rani, N. Z. Ehtesham, S. E. Hasnain, Int. J. Med. Microbiol., 307, 481–489 (2017).A. Elbourne, J. Chapman, A. Gelmi, D. Cozzolino, R. J. Crawford, V. K. Truong. J. Colloid Interf. Sci., 546, 192–210 (2019).A. Elbourne, J. Chapman, A. Gelmi, D. Cozzolino, R. J. Crawford, V. K. Truong. J. Colloid Interf. Sci., 546, 192–210 (2019).A. Alvarez-Ordoñez, D. Mouwen, M. Lopez, M. Prieto. J. Microbiol. Methods, 84, 369–378 (2006).A. Alvarez-Ordoñez, D. Mouwen, M. Lopez, M. Prieto. J. Microbiol. Methods, 84, 369–378 (2006).J. Ojeda, M. Dittrich, Microbiol Systems Biology: Methods and Protocols, Methods in Molecular Biology, Springer Science (2012).J. Ojeda, M. Dittrich, Microbiol Systems Biology: Methods and Protocols, Methods in Molecular Biology, Springer Science (2012).J. Prakash, S. Kar, C. Lin, C. Y. Chen, C. F. Chang, J. S. Jean, T. R. Kulp, Spectrochim. Acta A: Mol. Biomol. Spectrosc., 116, 478–484 (2013).J. Prakash, S. Kar, C. Lin, C. Y. Chen, C. F. Chang, J. S. Jean, T. R. Kulp, Spectrochim. Acta A: Mol. Biomol. Spectrosc., 116, 478–484 (2013).M. Dadd, D. Sharp, A. Pettman, C. Knowles, J. Microbiol. Methods., 41, 69–75 (2000).M. Dadd, D. Sharp, A. Pettman, C. Knowles, J. Microbiol. Methods., 41, 69–75 (2000).W. Huang, D. Hopper, R. Goodacre, M. Beckmann, A. Singer, J. Draper, J. Microbiol. Methods, 67, 273–280 (2006).W. Huang, D. Hopper, R. Goodacre, M. Beckmann, A. Singer, J. Draper, J. Microbiol. Methods, 67, 273–280 (2006).Z. Khatoon, C. McTiernan, E. Suuronen, T. F. Mah, E. Alarcon, Heliyon, 4, e01067 (2018).Z. Khatoon, C. McTiernan, E. Suuronen, T. F. Mah, E. Alarcon, Heliyon, 4, e01067 (2018).D. Singhalage, G. Seneviratne, S. Madawala, I. Manawasinghe, Ceylon J. Sci., 47, 77–83 (2018).D. Singhalage, G. Seneviratne, S. Madawala, I. Manawasinghe, Ceylon J. Sci., 47, 77–83 (2018).W. Friesen, K. Michaelian, Appl. Spectrosc., 45, 50–56 (1991).W. Friesen, K. Michaelian, Appl. Spectrosc., 45, 50–56 (1991).T. Vazhnova, D. Lukyanov, Anal. Chem., 85, 11291–11296 (2013).T. Vazhnova, D. Lukyanov, Anal. Chem., 85, 11291–11296 (2013).M. Palencia, J. Adv. Res., 14, 53–62 (2018).M. Palencia, J. Adv. Res., 14, 53–62 (2018).M. Palencia, T. Lerma, N. Afanasjeva, Eur. Polym. J., 115, 212–220 (2019).M. Palencia, T. Lerma, N. Afanasjeva, Eur. Polym. J., 115, 212–220 (2019).Y. Guan, C. J. Wurrey, G. J. Thomas, Biophys. J., 66, 225–235 (1994).Y. Guan, C. J. Wurrey, G. J. Thomas, Biophys. J., 66, 225–235 (1994).Y. Guan, G. J. Thomas, Biopolymers, 39, 813–835 (1996).Y. Guan, G. J. Thomas, Biopolymers, 39, 813–835 (1996).W. Jiang, A. Saxena, B. Song, B. B. Ward, T. J. Beveridge, S. Myneni. Langmuir, 20, 11433–11442 (2004).W. Jiang, A. Saxena, B. Song, B. B. Ward, T. J. Beveridge, S. Myneni. Langmuir, 20, 11433–11442 (2004).A. Barth, Biochim. Biophys. Acta, 1767, 1073–1101 (2007).A. Barth, Biochim. Biophys. Acta, 1767, 1073–1101 (2007).S. Parker, Chem. Phys., 424, 75–79 (2013).S. Parker, Chem. Phys., 424, 75–79 (2013).T. A. Lerma, S. Collazos, A. Cordoba, J. Sci. Technol. Appl., 1, 30–38 (2016).T. A. Lerma, S. Collazos, A. Cordoba, J. Sci. Technol. Appl., 1, 30–38 (2016).M. Palencia, T. A. Lerma, A. Cordoba, J. Sci. Technol. Appl., 1, 39–52 (2016).M. Palencia, T. A. Lerma, A. Cordoba, J. Sci. Technol. Appl., 1, 39–52 (2016).N. Arbelaez, T. A. Lerma, A. Cordoba, J. Sci. Technol. Appl., 2, 75–83 (2017).N. Arbelaez, T. A. Lerma, A. Cordoba, J. Sci. Technol. Appl., 2, 75–83 (2017).W. Volmer, D. Blanot, M. A. De Pedro, FEMS Microbiol. Rev., 32, 149–167 (2008).W. Volmer, D. Blanot, M. A. De Pedro, FEMS Microbiol. Rev., 32, 149–167 (2008).W. Lajean, J. L. López–Ribot, M. Casanova, D. Gozalbo, J. P. Martínez, Microbiol. Mol. Biol. Rev., 62, 130–180 (1998).W. Lajean, J. L. López–Ribot, M. Casanova, D. Gozalbo, J. P. Martínez, Microbiol. Mol. Biol. Rev., 62, 130–180 (1998).E. Reyna-Beltran, C. I. Bazan, M. Iranzo, S. Mormeneo, J. P. Luna-Arias, The Cell Wall of Candida albicans: A Proteomics View, doi:10.5772/intechopen.82348 (2019).E. Reyna-Beltran, C. I. Bazan, M. Iranzo, S. Mormeneo, J. P. Luna-Arias, The Cell Wall of Candida albicans: A Proteomics View, doi:10.5772/intechopen.82348 (2019).J. Ruiz-Herrera, S. Mormeneo, P. Vanaclocha, J. Font-de-Mora, M. Iranzo, I. Puertes, R. Sentandreu, Microbiol., 140, 1513–1523 (1994).J. Ruiz-Herrera, S. Mormeneo, P. Vanaclocha, J. Font-de-Mora, M. Iranzo, I. Puertes, R. Sentandreu, Microbiol., 140, 1513–1523 (1994).W. Nsangou, Comput. Theor. Chem., 966, 364–374 (2011).W. Nsangou, Comput. Theor. Chem., 966, 364–374 (2011).E. Wiercigroch, E. Szafraniec, K. Czamara, M. Z. Pacia, K. Majzner, K. Kochan, A. Kaczor, K. Baranska, K. Malek, Spectrochim. Acta A: Mol. Biomol. Spectrosc., 185, 317–335 (2017).E. Wiercigroch, E. Szafraniec, K. Czamara, M. Z. Pacia, K. Majzner, K. Kochan, A. Kaczor, K. Baranska, K. Malek, Spectrochim. Acta A: Mol. Biomol. Spectrosc., 185, 317–335 (2017).H. A. Wells, R. H. Atalla, J. Mol. Struct., 224, 385–424 (1990).H. A. Wells, R. H. Atalla, J. Mol. Struct., 224, 385–424 (1990).M. W. Ellzy, Computational and Experimental Studies Using Absorption Spectroscopy and Vibrational Circular Dischroism. Thesis, Drexel University, 1–333 (2006).M. W. Ellzy, Computational and Experimental Studies Using Absorption Spectroscopy and Vibrational Circular Dischroism. Thesis, Drexel University, 1–333 (2006).I. Nieduszynsky, R. H. Marchessault, Can. J. Chem., 50, 2130–2138 (1972).I. Nieduszynsky, R. H. Marchessault, Can. J. Chem., 50, 2130–2138 (1972).A. Kovacs, B. Nyerges, V. Izvekov, J. Phys. Chem., 112, 5728–5735 (2008).A. Kovacs, B. Nyerges, V. Izvekov, J. Phys. Chem., 112, 5728–5735 (2008).M. E. Mohamed, A. M. A. Mohammed, Int. Lett. Chem., Phys. Astron., 10, 1–17 (2013).M. E. Mohamed, A. M. A. Mohammed, Int. Lett. Chem., Phys. Astron., 10, 1–17 (2013).L. E. Fernández, G. E. Delgado, L. V. Maturano, R. M. Tótaro, E. L. Varetti, J. Mol. Struct., 1168, 84–91 (2018).L. E. Fernández, G. E. Delgado, L. V. Maturano, R. M. Tótaro, E. L. Varetti, J. Mol. Struct., 1168, 84–91 (2018).I. Adt, D. Toubas, J. M. Pinon, M. Manfait, G. D. Sockalingum, Arch. Microbiol., 185, 277–285 (2006).I. Adt, D. Toubas, J. M. Pinon, M. Manfait, G. D. Sockalingum, Arch. Microbiol., 185, 277–285 (2006).R. P. Hirschmann, R. N. Kniseley, A. Fassel, Spectrochim. Acta, 21, 2125–2133 (1965).R. P. Hirschmann, R. N. Kniseley, A. Fassel, Spectrochim. Acta, 21, 2125–2133 (1965).C. V. Stephenson, W. C. Coburn, W. S. Wilcox, Spectrochim. Acta, 17, 933–946 (1961).C. V. Stephenson, W. C. Coburn, W. S. Wilcox, Spectrochim. Acta, 17, 933–946 (1961).F. O. Libnau, O. M. Kvalheim, A. A. Christy, J. Toft, Vibr. Spectrosc., 7, 243–254 (1994).F. O. Libnau, O. M. Kvalheim, A. A. Christy, J. Toft, Vibr. Spectrosc., 7, 243–254 (1994).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.