First steps in Lipopolysaccharidomics  Page description

Help  Print 
Back »
 

Details of project

  
Identifier
100667
Type K
Principal investigator Kilár, Ferenc
Title in Hungarian Lipopoliszacharidomika - egy új terület
Title in English First steps in Lipopolysaccharidomics
Keywords in Hungarian endotoxin, szerkezetanalízis, mikrofluidika, elválasztási technikák, külső membrán
Keywords in English endotoxin, structure analysis, microfluidics, separation methods, outer membrane
Discipline
Analytical Chemistry (Council of Physical Sciences)80 %
Ortelius classification: Instrumental analysis
Microbiology: virology, bacteriology, parasitology, mycology (Council of Medical and Biological Sciences)20 %
Panel Natural Sciences Committee Chairs
Department or equivalent Institute of Bioanalytics (University of Pécs)
Participants Dergez, Tímea
Dörnyei, Ágnes
Felinger, Attila
Kilár, Anikó Gyöngyvér
Kocsis, Béla
Makszin, Lilla
Páger, Csilla
Sándor, Viktor
Starting date 2012-04-01
Closing date 2017-03-31
Funding (in million HUF) 23.527
FTE (full time equivalent) 18.15
state closed project
Summary in Hungarian
A lipopoliszacharidomika, az endotoxinok (lipopoliszacharidok) szerkezete és funkciói kapcsolatát egységesen tanulmányozó kutatási terület. A lipopoliszacharidok a Gram-negatív baktériumok külső membránjának integráns alkotórészei, olyan összetett kémiai struktúrák, melyek hasonlóan összetett biológiai hatásokkal rendelkeznek. A kutatási feladatok új detektálási és szerkezetjellemzési módszerek kidolgozását, új "immunochip" kifejlesztését, szisztematikus szerkezeti elemzést, a mikroheterogenitások meghatározását (foszforiláció, acilálás), makromolekulákkal (fehérjékkel) és "biorészecskékkel" (sejt, vörösvértest) való kölcsönhatásának tanulmányozását tartalmazzák. Elsősorban két fő baktérium csoport, az aerob (az Enterobacteriaceae és a Pseudomonadaceae család), valamint az anaerob (Bacteroidaceae család) Gram-negatív baktériumok endotoxinjainak vizsgálatát tervezzük. A kisérletek során elektroforetikus, kromatográfiás, tömegspektrometriás és EPR-spektroszkópiai módszerek alkalmazását tervezzük.
Summary
The area, lipopolysaccharidomics, is introduced as a comprehensive study and evaluation of the structure-function relationship of lipopolysaccharides (endotoxins). The complex chemical structures of the endotoxins, which are integral components of the outer membrane of all Gram-negative bacteria, associate to the extensive differences in their biological effects. The several aspects of endotoxin research include studies on the development of new detection and characterization techniques, development of a new immunochip method, the structural analysis and the determination of heterogeneities (phosphorylation, acylation) and the interaction of endotoxin molecules with proteins and bioparticles. Lipopolysaccharides from two main groups, the aerob (Enterobacteriaceae and the Pseudomonadaceae families) and the anaerob (Bacteroidaceae family) Gram-negative bacteria will be the priority subjects. The studies will be predominantly accomplished by using electrophoresis, liquid chromatography, mass spectrometry and EPR spectrometry.




 

Final report

  
Results in Hungarian
Új chip-elektroforézis módszert dolgoztunk ki és alkalmaztunk különböző enterobaktériumok (Shigella sonnei mutánsok, Morganella, Salmonella, E. coli és Pseudomonas törzsek) lipopoliszacharidjainak jellemzésére. Meghatároztuk a Gram-negatív baktériumok R és S-endotoxin összetevőit a szerkezeti alkotórészek tömegeloszlásának segítségével. A töltött endotoxinok analíziséhez tömegspektrometriához kapcsolt kapilláris izoelektromos fókuszálási módszert dolgoztunk ki. A CIEF technikát elméleti szimulációkkal egészítettük ki. Felkérésre, a lipopoliszacharidok tömegspektrometriás eredményekről egy review-t készítettünk. Kromatográfiás módszert fejlesztettünk ki intakt, R-típusú endotoxinok és hidrolizissel kapott lipid A minták heterogenitásának vizsgálatára. Az összetevők pontos szerkezeti összetételét tandem tömegspektrometriával határoztuk meg. Az endotoxinok emberi, nyúl és juh vörösvérsejtekre gyakorolt ​​hatását mikrochip elektroforézissel és EPR spin-jelöléssel vizsgáltuk. Azt tapasztaltuk, hogy a plazmamembrán merevebb lesz, ami a membránra gyakorolt ​​közvetlen dinamikus hatást jelzi. Három, teljesen különböző Gram-negatív baktérium immunológiai keresztreakcióját GC-MS és NMR módszerekkel vizsgáltuk. Megerősítettük, hogy a Proteus morganii O34, az Escherichia coli O111 és a Salmonella enterica sv. Az Adelaide O35 O-oligoszacharid láncai kolitózt, egy nem szokványos cukor-komponenst tartalmaznak, amely valószínűleg felelős a szerológiai keresztreakciókért.
Results in English
We developed and applied a new chip separation method to characterize the lipopolysaccharides of various enterobacteria (Shigella sonnei mutants, Morganella, Salmonella, E. coli, and Pseudomonas strains). Quantitative determination of the R and S-endotoxin components of the Gram-negative bacteria and the mass distribution by the structural type was developed. For the analysis of charged endotoxins we developed a capillary isoelectric focusing method coupled to mass spectrometry. The CIEF technique was completed with theoretical simulations. On request, a review was prepared about the mass spectrometry results of lipopolysaccharides. A chromatographic method was developed for the heterogeneity testing of intact R-type endotoxins and hydrolysed lipid A samples. The exact structural composition of the components was determined by tandem mass spectrometry. The effects of endotoxins on human, rabbit and sheep red blood cells were investigated by microchip electrophoresis and EPR spin labeling. It was found that the plasma membrane becomes more rigid, which indicates the direct dynamic effect on the membrane. The immunological cross reaction of three entirely different Gram-negative bacteria was studied with GC-MS and NMR methods. It was confirmed that the O-side chains of the Proteus morganii O34, the Escherichia coli O111 and the Salmonella enterica sv. Adelaide O35 contain colitose, an unusual sugar component, probably responsible for the serological cross-reactions.
Full text https://www.otka-palyazat.hu/download.php?type=zarobeszamolo&projektid=100667
Decision
Yes





 

List of publications

  
Anikó Kilár, Ágnes Dörnyei, Béla Kocsis: Structural characterization of bacterial lipopolysaccharides with mass spectrometry and on- and off-line separation techniques, Mass Spectrometry Reviews 32, 90–117, 2013
Péter Felső, Györgyi Horváth, Tímea Bencsik, Roland Godányi, Éva Lemberkovics, Andrea Böszörményi, Katalin Böddi, Anikó Takátsy, Péter Molnár, Béla Kocsis: Detection of the antibacterial effect of essential oils on outer membrane proteins of Pseudomonas aeruginosa by lab-on-a-chip and MALDI-TOF/MS, FLAVOUR AND FRAGRANCE JOURNAL 28:(6) pp. 367-372. (2013), 2013
Kovacs JK, Felso P, Emody L, Schneider G, Kocsis B: Improved isolation protocol to detect high molecular weight polysaccharide structures of Campylobacter jejuni, JOURNAL OF MICROBIOLOGICAL METHODS 107: pp. 55-57. (2014), 2014
Felső Péter: Pseudomonas törzsek külső tényezők hatására bekövetkező szerkezeti és aktivitásbeli változásai, PTE ÁOK Elméleti Orvostudomány Doktori Iskola, PhD értekezés, 2015
Felso P, Horváth G, Bencsik T, Godányi R, Lemberkovics E, Böszörményi A, Böddi K, Takátsy A, Molnár P, Kocsis B: Detection of the antibacterial effect of essential oils on outer membrane proteins of Pseudomonas aeruginosa by lab-on-a-chip and MALDI-TOF/MS, FLAVOUR AND FRAGRANCE JOURNAL 28:(6) pp. 367-372., 2013
Dörnyei Ágnes, Kilár Anikó, Sándor Viktor, Kocsis Béla, Kilár Ferenc: Tömegspektrometriás stratégiák bakteriális endotoxinok szerkezetmeghatározására, In: Gazdag Mária, Felinger Attila, Babják Mónika, Drahos László, Horváth Krisztián, Janáky Tamás, Móricz Ágnes (szerk.) (szerk.) Elválasztástudományi Vándorgyűlés 2014: Végleges program, Előadás- és poszterkivonatok. Egerszalók, Magyarország, 2014.10.12-2014.10.14. Kiadvány: Pécs: Magyar Elválasztástudományi Társaság, 2014. pp. 42, 2014
Lilla Makszin, Zoltán Péterfi, Ágnes Blaskó, Viktor Sándor, Anikó Kilár, Ágnes Dörnyei, Erzsébet Ősz, Ferenc Kilár, Béla Kocsis: Structural background for serological cross-reactivity between bacteria of different enterobacterial serotypes, ELECTROPHORESIS 36: (11-12) 1336-1343., 2015
Bartó Endre, Prauda Ibolya, Kilár Ferenc, Kiss Ibolya, Felinger Attila: Retention behavior of resorcinarene-based cavitands on C8 and C18 stationary phases, JOURNAL OF SEPARATION SCIENCE 38:(17) pp. 2975-2982. (2015), 2015
Anikó Kőnig-Péter, Ferenc Kilár, Attila Felinger, Tímea Pernyeszi: Biosorption characteristics of Spirulina and Chlorella cells to accumulate heavy metals, JOURNAL OF THE SERBIAN CHEMICAL SOCIETY 80:(3) pp. 407-419, 2015
Honfi K, Talos K, Konig-Peter A, Kilar F, Pernyeszi T: Copper(II) and Phenol Adsorption by Cell Surface Treated Candida tropicalis Cells in Aqueous Suspension, WATER AIR AND SOIL POLLUTION 227:(2) Paper 61. 14 p., 2016
Anikó Kőnig-Péter, Csaba Csudai, Attila Felinger, Ferenc Kilár, Tímea Pernyeszi: Column studies of heavy metal biosorption by immobilized Spirulina platensis-maxima cells, DESALINATION AND WATER TREATMENT 57: p. in press., 2016
Viktor Sándor, Anikó Kilár, Ferenc Kilár, Béla Kocsis, Ágnes Dörnyei: Characterization of complex, heterogenous lipid A samples using HPLC–MS/MS technique II. Structural elucidation of non-phosphorylated lipid A ..., Journal of Mass Spectrometry, 51: in press, 2016
Makszin Lilla: Bakteriális endotoxinok jellemzése chip technikával, szerkezet és immunfunkció kapcsolata, Pécsi Tudományegyetem, Kémia Doktori Iskola, PhD értekezés, 2015
Lilla Makszin, Zoltán Péterfi, Ágnes Blaskó, Viktor Sándor, Anikó Kilár, Ágnes Dörnyei, Erzsébet Ősz, Ferenc Kilár, Béla Kocsis: Structural background for serological cross-reactivity between bacteria of different enterobacterial serotypes, ELECTROPHORESIS 36: in press, 2015
Laura Nagy, Zsuzsanna Tóth, Írisz Éva Kiss, Andrea Valasek, Péter Urbán, Márk Strasszer, Béla Kocsis, Zoltán Bihari, Csaba Fekete, Ferenc Kilár: Shigella analysis by NGS, In: ION Word Tour . Budapest, Magyarország, 2014.09.18. Kiadvány: 2014. pp. x, 2014
Anikó Péter, Tímea Dergez, Ibolya Kiss, Ferenc Kilár: Fast GC method for quantification of gamma-butyrolactone in biological matrices, STUD UNIV BABES-BOLYAI CHEM 58: (2) 87-92, 2013
Csilla Páger, Andrea Vargová, Anna Takácsi-Nagy, Ágnes Dörnyei, Ferenc Kilár: Effect of electrolyte pH on capillary isoelectric focusing with narrow pH range ampholytes, ELECTROPHORESIS 33: (22) 3269-3275, 2012
Lilla Makszin, Anikó Kilár, Péter Felső, Zoltán Péterfi, Béla Kocsis, Ferenc Kilár: Quantitative microfluidic analysis of S- and R-type endotoxin components with chip capillary electrophoresis, ELECTROPHORESIS 33: 3351-3360, 2012
Makszin Lilla, Kilár Anikó, Felső Péter, Péterfi Zoltán, Kocsis Béla, Kilár Ferenc: Quantitative analysis of S- and R-type endotoxin components with chip capillary electrophoresis, In: Franka Kalman, Gerard Rozing, Jean-Luc Veuthey (szerk.) (szerk.) 27th International Symposium on MicroScale Bioseparations and Analyses . Genf, Svájc, 2012.02.12-2012.02.15. Kiadvány: Genf: Geneva University Press, 2012. Paper p109. , 2012
Makszin Lilla, Kilár Anikó, Felső Péter, Péterfi Zoltán, Kocsis Béla, Kilár Ferenc: S- és R-típusú endotoxin komponensek mennyiségi meghatározása microchip elektroforézissel, In: Magyar Elválasztástudományi Vándorgyűlés . Hajdúszoboszló, Magyarország, 2012. Kiadvány: 2012. pp. 95 Paper P-26. , 2012
Wolfgang Thormann, Ferenc Kilár: High-resolution dynamic computer simulation analysis of the behavior of sample components with pI values outside the pH gradient established by carrier ampholyte CIEF, ELECTROPHORESIS 34: (5) 716-724, 2013
Konig-Péter A, Csudai C, Felinger A, Kilár F, Pernyeszi T: Potential of various biosorbents for Zn(II) removal, WATER AIR SOIL POLL 225: (9) , 2014
Sándor Viktor, Kilár Ferenc, Kocsis Béla, Kilár Anikó, Dörnyei Ágnes: Keresztkapcsolatú baktériumokból származó endotoxinok foszfoglikolipid mintázata, In: Gazdag Mária, Felinger Attila, Babják Mónika, Drahos László, Horváth Krisztián, Janáky Tamás, Móricz Ágnes (szerk.) (szerk.) Elválasztástudományi Vándorgyűlés 2014: Végleges program, Előadás- és poszterkivonatok. Egerszalók, Magyarország, 2014.10.12-2014.10.14. Kiadvány: Pécs: Magyar Elválasztástudományi Társaság, 2014. pp. 108, 2014
Wolfgang Thormann, Ferenc Kilár: High-resolution dynamic computer simulation analysis of the behavior of sample components with pI values outside the pH gradient established by carrier ampholyte CIEF, ELECTROPHORESIS 34, 716-724, 2013
Lilla Makszin; Anikó Kilár; Péter Felső; Zoltán Péterfi; Béla Kocsis; Ferenc Kilár: Quantitative microfluidic analysis of S- and R-type endotoxin components with chip capillary electrophoresis, ELECTROPHORESIS (ISSN: 0173-0835) 33, 3351-3360, 2012
Csilla Páger; Andrea Vargová; Anna Takácsi-Nagy; Ágnes Dörnyei; Ferenc Kilár: Effect of electrolyte pH on capillary isoelectric focusing with narrow pH range ampholytes, ELECTROPHORESIS (ISSN: 0173-0835) 33, 3269-3275, 2012
Anikó Kilár, Ágnes Dörnyei, Béla Kocsis: Structural characterization of bacterial lipopolysaccharides with mass spectrometry and on- and off-line separation techniques, Mass Spectrometry Reviews 32, 90–117, 2013
Anikó Péter, Tímea Dergez, Ibolya Kiss, Ferenc Kilár: Fast GC method for quantification of gamma-butyrolactone in biological matrices, STUDIA UNIVERSITATIS BABES-BOLYAI CHEMIA 58:(2) pp. 87-92. (2013), 2013
Péter Felső, Györgyi Horváth, Tímea Bencsik, Roland Godányi, Éva Lemberkovics, Andrea Böszörményi, Katalin Böddi, Anikó Takátsy, Péter Molnár, Béla Kocsis: Detection of the antibacterial effect of essential oils on outer membrane proteins of Pseudomonas aeruginosa by lab-on-a-chip and MALDI-TOF/MS, FLAVOUR AND FRAGRANCE JOURNAL 28:(6) pp. 367-372. (2013), 2013
Lilla Makszin, Ágnes Blaskó, Pál Gróf, Ferenc Kilár, Béla Kocsis: Endotoxin detection by microchip electrophoresis and EPR in blood, 20th International Symposium on Electro- and Liquid Phase-Separation Techniques (ITP2013), Puerto de la Cruz, Spain, 2013
Kilár Anikó, Dörnyei Ágnes, Sándor Viktor, Makszin Lilla, Blaskó Ágnes, Kocsis Béla, Kilár Ferenc: Lipopolysaccharidomics – A complex approach, CECE 2013, 10th International Interdisciplinary Meeting on Bioanalysis: Program and Abstract Book, Pécs, Magyarország, 2013
Sándor Viktor, Scheffer Dalma, Kocsis Béla, Kilár Ferenc, Dörnyei Ágnes, Kilár Anikó: Electrophoretic and mass spectrometric analysis of bacterial endotoxins, 39th HPLC 2013, Amsterdam, Hollandia, Paper CEMS12, 2013
Sándor Viktor, Kilár Ferenc, Kocsis Béla, Dörnyei Ágnes, Kilár Anikó: Novel CZE-MS and LC-MS methods for the analysis of the lipid-a part of bacterial endotoxins, 9th BALATON SYMPOSIUM on High-Performance Separation Methods, Siófok, Magyarország, P-70, 2013
Viktor Sándor, Anikó Kilár, Ágnes Dörnyei, Béla Kocsis, Ferenc Kilár: Challenges and solutions in the structure elucidation of lipopolysaccharides with CE-MS and UHPLC-MS, In: Norberto A Guzman, Marina F M Tavares (szerk.) (szerk.) ITP&LACE 2014: 21st international Symposium on Electro and Liquid Phase- separation Techniques. Natal, Brazília, 2014.10.04-2014.10.08. Kiadvány: Natal: 2014. Paper YS-A-08. , 2014
Sandor V, Dornyei A, Makszin L, Kilar F, Peterfi Z, Kocsis B, Kilar A: Characterization of complex, heterogeneous lipid A samples using HPLC-MS/MS technique I. Overall analysis with respect to acylation, phosphorylation and isobaric distribution., J MASS SPECTROM 51: (11) 1043-1063, 2016
Viktor Sándor, Anikó Kilár, Ferenc Kilár, Béla Kocsis, Ágnes Dörnyei: Characterization of complex, heterogeneous lipid A samples using HPLC–MS/MS technique II. Structural elucidation of non-phosphorylated lipid A by negative-ion mode tandem mass spectrometry, J MASS SPECTROM 51: (8) 615-628, 2016
Anna Takácsi-Nagy, Ferenc Kilár, Wolfgang Thormann: Modeling of formation and prevention of a pure water zone in capillary isoelectric focusing with narrow pH range carrier ampholytes, ELECTROPHORESIS 38: (5) 677-688, 2017



Back »