Амперометрические иммуноферментные сенсоры в определении антигенов Fusarium oxysporum
Институты и факультеты
Главная \ Наука \ Научные издания КФУ \ Ученые записки Казанского университета \ Ученые записки Казанского университета. Серия Естественные науки \ Архив

Амперометрические иммуноферментные сенсоры в определении антигенов Fusarium oxysporum

Р.М. Бейлинсон1, Э.П. Медянцева1, Е.А. Кириллова1, Е.В. Халдеева2, Г.К. Будников1

1Казанский (Приволжский) федеральный университет, г. Казань, 420008, Россия

2Казанский НИИ эпидемиологии и микробиологии Роспотребнадзора, г. Казань, 420015, Россия


ОРИГИНАЛЬНАЯ СТАТЬЯ

Полный текст PDF

DOI: 10.26907/2542-064X.2022.1.22-35

Для цитирования: Бейлинсон Р.М., Медянцева Э.П., Кириллова Е.А., Халдеева Е.В., Будников Г.К. Амперометрические иммуноферментные сенсоры в определении антигенов Fusarium oxysporum // Учен. зап. Казан. ун-та. Сер. Естеств. науки. – 2022. – Т. 164, кн. 1. – С. 22–35. – doi: 10.26907/2542-064X.2022.1.22-35.

For citation: Beilinson R.M., Medyantseva E.P., Kirillova E.A., Khaldeeva E.V., Budnikov H.C. Amperometric enzyme immunoassay sensors in determination of Fusarium oxysporum antigens. Uchenye Zapiski Kazanskogo Universiteta. Seriya Estestvennye Nauki, 2022, vol. 164, no. 1, pp. 22–35. doi: 10.26907/2542-064X.2022.1.22-35. (In Russian)

Аннотация

Предложены иммуноферментные сенсоры (ИФС) с L-цистеиндесульфгидразой (ЦДГ) в качестве метки на основе планарных графитовых электродов для определения антигена (Аг) Fusarium oxysporum. Действие ИФС основано на сочетании иммунологической, ферментативной и электрохимической реакциий. Разработанные иммуносенсоры позволяют определять Аг Fusarium oxysporum в диапазоне концентраций от 5?10–10 – 5?10–6 мг/мл с нижней границей определяемых содержаний 1?10–10 мг/мл. Оценена константа связывания иммунных комплексов Ат-Аг, значение которой составило Ка = (6.2 ? 0.2)?109 (мг/мл)–1. Подтверждено отсутствие перекрестного реагирования с Аг патогенных грибов Alternaria alternata, Cladosporium herbarum, Aspergillus fumigatus, Aspergillus niger. Методика определения Аг Fusarium oxysporumс с помощью предлагаемого ЦДГ-иммуносенсора апробирована на примере оценки качества пшеничной крупы.

Ключевые слова: Fusarium oxysporum, иммуноферментный сенсор, L-цистеинде­сульфгидраза, грибковые патогены

Литература

  1. Senes C.E.R., Saldan N.C., Costa W.F., Svidzinski T., Oliveira C.C. Identification of Fusarium oxysporum fungus in wheat based on chemical markers and qualitative GC-MS test // J. Braz. Chem. Soc. – 2018. – V. 29, No 12. – P. 2626–2635. – doi: 10.21577/0103-5053.20180143.
  2. Graça M.G., Heijden I.M., Perdigão L., Taira C., Costa S.F., Levin A.S. Evaluation of two methods for direct detection of Fusarium spp. in water // J. Microbiol. Methods. – 2016. – V. 123. – P. 39–43. – doi: 10.1016/j.mimet.2016.01.015.
  3. Singh N., Kapoor R. Quick and accurate detection of Fusarium oxysporum f. sp. carthami in host tissue and soil using conventional and real-time PCR assay // World J. Microbiol. Biotechnol. – 2018. – V. 34, No 175. – P. 175–187. – doi: 10.1007/s11274-018-2556-y.
  4. Omori A.M. Ono E.Y.S., Bordini J.G., Hirozawa M.T., Fungaro M.H.P., Ono M.A. Detection of Fusarium verticillioides by PCR-ELISA based on FUM21 gene // Food Microbiol. – 2018. – V. 73. – P. 160–167. – doi: 10.1016/j.fm.2018.01.020.
  5. Ge B., Wang B., Guo C., Sun S., Chen G., Wang X., Zhu Z., Duan C. Composition and quantitative analysis of Fusarium species in maize rhizosphere soil // Sci. Agric. Sin. – 2018. – V. 51, No 19. – P. 3683–3693.
  6. Mishra R.K., Pandey B.K., Muthukumar M., Pathak N., Zeeshan M. Detection of Fusarium wilt pathogens of Psidium guajava L. in soil using culture independent PCR (ciPCR) // Saudi J. Biol. Sci. – 2013. – V. 20, No 1. – P. 51–56. – doi: 10.1016/j.sjbs.2012.10.007.
  7. Crespo-Sempere A., Estiarte N., Marín S., Sanchis V., Ramos A.J. Propidium monoazide combined with real-time quantitative PCR to quantify viable Alternaria spp. contamination in tomato products // Int. J. Food Microbiol. – 2013. – V. 165, No 3. – P. 214–220. – doi: 10.1016/j.ijfoodmicro.2013.05.017.
  8. Kumar S., Singh R., Kashyap P.L., Srivastava A.K. Rapid detection and quantification of Alternaria solani in tomato // Sci. Hortic. – 2013. – V. 151. – P. 184–189. – doi: 10.1016/j.scienta.2012.12.026.
  9. von Hertwig A.M., Sant'Ana A.S., Sartori D., Silva J., Nascimento M.S., Iamanaka B.T., Pelegrinelli Fungaro M.H., Taniwaki M.H. Real-time PCR-based method for rapid detection of Aspergillus niger and Aspergillus welwitschiae isolated from coffee // J. Microbiol. Methods. – 2018. – V. 148. – P. 87–92. – doi: 10.1016/j.mimet.2018.03.010.
  10. Nikitin M., Deych K., Grevtseva I., Girsova N.V., Kuznetsova M., Pridannikov M., Dzhavakhiya V., Statsyuk N., Golikov A.G. Preserved microarrays for simultaneous detection and identification of six fungal potato pathogens with the use of real-time PCR in matrix format // Biosensors. – 2018. – V. 8, No 4. – P. 129–137. – doi: 10.3390/bios8040129.
  11. De la Lastra E., Basallote-Ureba M.J., De los Santos B., Miranda L., Vela-Delgado M.D., Capote N. A TaqMan real-time polymerase chain reaction assay for accurate detection and quantification of Fusarium solani in strawberry plants and soil //Sci. Hortic. – 2018. – V. 237. – P. 128–134. – doi: 10.1016/j.scienta.2018.04.007.
  12. Shan L., Haseeb H.A., Zhang J., Zhang D. Jeffers D.P., Dai X., Guo W. A loop-mediated isothermal amplification (LAMP) assay for the rapid detection of toxigenic Fusarium temperatum in maize stalks and kernels // Int. J. Food Microbiol. – 2019. – V. 291. – P. 72–78. – doi: 10.1016/j.ijfoodmicro.2018.11.021.
  13. Lan C., Ruan H., Yang X., Yao J. Jiang J. Development of a loop-mediated isothermal amplification assay for sensitive and specific detection of Fusarium oxysporum f. sp. cucumerinum Owen // Phytoparasitica. – 2018. – V. 46. – P. 283–293. – doi: 10.1007/s12600-018-0669-3.
  14. Pu J., Xie Y., Zhang H., Zhang X., Qi Y., Peng J. Development of a real-time fluorescence loop-mediated isothermal amplification assay for rapid and quantitative detection of Fusarium mangiferae associated with mango malformation // Physiol. Mol. Plant Pathol. – 2014. – V. 86. – P. 81–88. – doi: 10.1016/j.pmpp.2014.04.002.
  15. Denschlag C., Rieder J., Vogel R.F., Niessen L. Real-time loop-mediated isothermal amplification (LAMP) assay for group specific detection of important trichothecene producing Fusarium species in wheat // Int. J. Food Microbiol. – 2014. – V. 177. – P. 117–127. – doi: 10.1016/j.ijfoodmicro.2014.02.010.
  16. Jaillais B., Roumet P., Pinson-Gadais L., Bertrand D. Detection of Fusarium head blight contamination in wheat kernels by multivariate imaging // Food Control. – 2015. – V. 54. – P. 250–258. – doi: 10.1016/j.foodcont.2015.01.048.
  17. Kaya-Celiker H., Mallikarjunan P.K., Kaaya A. Mid-infrared spectroscopy for discrimination and classification of Aspergillus spp. contamination in peanuts // Food Control. – 2015. – V. 52. – P. 103–111. – doi: 10.1016/j.foodcont.2014.12.013.
  18. Liang P.-S., Slaughter D.C., Ortega-Beltran A., Michailides T.J. Detection of fungal infection in almond kernels using near-infrared reflectance spectroscopy // Biosyst. Eng. – 2015. – V. 137. – P. 64–72. – doi: 10.1016/j.biosystemseng.2015.07.010.
  19. Pan T., Sun D.-W., Pu H., Wei Q., Xiao W., Wang Q.-J. Detection of A. alternata from pear juice using surface-enhanced Raman spectroscopy based silver nanodots array // J. Food Eng. – 2017. – V. 215. – P. 147–155. – doi: 10.1016/j.jfoodeng.2017.07.019.
  20. Shen F., Zhao T., Jiang X., Liu X., Fang Y., Liu Q., Hu Q., Liu X. On-line detection of toxigenic fungal infection in wheat by visible/near infrared spectroscopy // J. Food Sci. Technol. – 2019. – V. 109. – P. 216–224. – doi: 10.1016/j.lwt.2019.04.019.
  21. Shen F., Wu Q., Liu P., Jiang X., Fang Y., Cao C. Detection of Aspergillus spp. contamination levels in peanuts by near infrared spectroscopy and electronic nose // Food Control. – 2018. – V. 93. – P. 1–8. – doi: 10.1016/j.foodcont.2018.05.039.
  22. Tamburini E., Mamolini E., De Bastiani M., Marchetti M.G. Quantitative determination of Fusarium proliferatum concentration in intact garlic cloves using near-infrared spectroscopy // Sensors. – 2016. – V. 16, No 7. – P. 1099–1112. – doi: 10.3390/s16071099.
  23. Wu Q., Xie L., Xu H. Determination of toxigenic fungi and aflatoxins in nuts and dried fruits using imaging and spectroscopic techniques // Food Chem. – 2018. – V. 252. – P. 228–242. – doi: 10.1016/j.foodchem.2018.01.076.
  24. Saldan N.C. Almeida R.T.R., Avíncola A., Porto C., Galuch M.B., Magon T.F.S., Pilau E.J., Svidzinski T.I.E., Oliveira C.C. Development of an analytical method for identification of Aspergillus flavus based on chemical markers using HPLC-MS // Food Chem. – 2018. – V. 241. – P. 113–121. – doi: 10.1016/j.foodchem.2017.08.065.
  25. Gu S., Wang J., Wang Y. Early discrimination and growth tracking of Aspergillus spp. сontamination in rice kernels using electronic nose // Food Chem. – 2019. – V. 292. – P. 325–335. – doi: 10.1016/j.foodchem.2019.04.054.
  26. Erler A. Riebe D., Beitz T., Löhmannsröben H.-G., Grothusheitkamp D., Kunz T., Methner F.-J. Detection of volatile organic compounds in the headspace above mold fungi by GC‐soft X‐radiation–based APCI‐MS // J. Mass Spectrom. – 2018. – V. 53, No 10. – P. 911–920. – doi: 10.1002/jms.4210.
  27. Siddiquee S., Rovina K., Yusof N.A., Rodrigues K.F., Suryani S. Nanoparticle-enhanced electrochemical biosensor with DNA immobilization and hybridization of Trichoderma harzianum gene // Sens. Bio-Sens. Res. – 2014. – V. 2. – P. 16–22. – doi: 10.1016/j.sbsr.2014.06.002.
  28. Peltomaa R., Vaghini S., Patiño B., Benito-Peña E., Moreno-Bondi M. Species-specific optical genosensors for the detection of mycotoxigenic Fusarium fungi in food samples // Anal. Chim. Acta. – 2016. – V. 935. – P. 231–238. – doi: 10.1016/j.aca.2016.06.009.
  29. Cecchini F., Manzano M., Mandabi Y., Perelman E., Marks R.S. Chemiluminescent DNA optical fibre sensor for Brettanomyces bruxellensis detection // J. Biotechnol. – 2012. – V. 157, No 1. – P. 25–30. – doi: 10.1016/j.jbiotec.2011.10.004.
  30. Wee E.J.H., Lau H.Y., Botella J.R., Trau M. Re-purposing bridging flocculation for on-site, rapid, qualitative DNA detection in resource-poor settings // Chem. Commun. – 2015. – V. 51, No 27. – P. 5828–5831. – doi: 10.1039/C4CC10068A.
  31. Zhan F., Wang T., Iradukunda L., Zhan J. A gold nanoparticle-based lateral flow biosensor for sensitive visual detection of the potato late blight pathogen, Phytophthora infestans // Anal. Chim. Acta. – 2018. – V. 1036. – P. 153–161. – doi: 10.1016/j.aca.2018.06.083.
  32. Miranda B.S., Linares E.M., Thalhammer S., Kubota L.T. Development of a disposable and highly sensitive paper-based immunosensor for early diagnosis of Asian soybean rust // Biosens. Bioelectron. – 2013. – V. 45. – P. 123–128. – doi: 10.1016/j.bios.2013.01.048.
  33. Medyantseva E.P., Khaldeeva E.V., Glushko N.I., Budnikov H.C. Amperometric enzyme immunosensor for the determination of the antigen of the pathogenic fungi Trichophyton rubrum //Anal. Chim. Acta. – 2000. – V. 411, No 1–2. – P. 13–18.
  34. Kavand А., Anton N., Vandamme T., Serra C.A., Chan-Seng D. Synthesis and functionalization of hyperbranched polymers for targeted drug delivery / /J. Controlled Release. – 2020. – V. 321. – P. 285–311. – doi: 10.1016/j.jconrel.2020.02.019.
  35. Медянцева Э.П., Кремлева Н.В., Будников Г.К., Бормотова Ю.И. Амперометрический биосенсор для определения свинца и кадмия // Журн. аналит. химии. – 1999. –Т. 54, № 2. – С. 166–170.
  36. Ёсида К. Электроокисление в органической химии. Роль катион радикалов как интермедиатов в синтезе. – М.: Мир, 1987. – 336 с.
  37. Егоров А.М. Теория и практика иммуноферментного анализа. – М.: Высш. шк., 1991. – 288 с.
  38. Мусил Я., Новакова О., Кунц. К. Современная биохимия в схемах. – М.: Мир, 1994. – 44 c.

Поступила в редакцию

24.09.2021


Бейлинсон Регина Марковна, кандидат химических наук, доцент кафедры аналитической химии

Казанский (Приволжский) федеральный университет

ул. Кремлевская, д. 18, г. Казань, 420008, Россия

E-mail: rvarlamo@mail.ru

Медянцева Эльвина Павловна, доктор химических наук, профессор кафедры аналитической химии

Казанский (Приволжский) федеральный университет

ул. Кремлевская, д. 18, г. Казань, 420008, Россия

E-mail: emedyant@gmail.com

Кириллова Елена Александровна, студент Химического института им. А.М. Бутлерова

Казанский (Приволжский) федеральный университет

ул. Кремлевская, д. 18, г. Казань, 420008, Россия

E-mail: elena.al.kirillova@gmail.com

Халдеева Елена Владимировна, кандидат химических наук, ведущий научный сотрудник, заведующий лабораторией микологии

Казанский НИИ эпидемиологии и микробиологии Роспотребнадзора

ул. Большая Красная, д. 67, г. Казань, 420015, Россия

E-mail: mycology-kazan@yandex.ru

Будников Герман Константинович, доктор химических наук, профессор-консультант кафедры аналитической химии

Казанский (Приволжский) федеральный университет

ул. Кремлевская, д. 18, г. Казань, 420008, Россия

E-mail: Herman.Budnikov@kpfu.ru


Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


Версия для печати Версия для печати
Ключевые слова: Бейлинсон, Ученые записки
Вход в личный кабинет
Ваш логин
Ваш пароль
Забыли пароль? Регистрация