Bu içeriği görüntülemek için JoVE aboneliği gereklidir. Oturum açın veya ücretsiz deneme sürümünü başlatın.
Method Article
Glikoproteinlerin N-glikan profili, yeni biyobelirteçleri keşfetmek ve hücresel olaylardaki glikan fonksiyonlarını anlamak için gereklidir. Ek olarak, protein biyofarmasötiklerinin N-glikan analizi insan kullanımı için çok önemlidir. Bu güncel makalede, HILIC-FLD-MS/MS tekniği kullanılarak N-glikan yapılarının tanımlanması ve miktarının belirlenmesi için yüksek verimli bir strateji sunulmuştur.
Glikozilasyon, proteinlerde bulunan hayati bir modifikasyondur. Glikoproteinlerin N-glikan profili, yeni biyobelirteç adaylarını tespit etmek ve hastalıklardaki glikan değişikliklerini belirlemek için gereklidir. Ticari olarak temin edilebilen biyofarmasötik proteinlerin çoğu glikoproteinlerdir. Bu ilaçların etkinliği glikozilasyon modellerinden etkilenir. Bu nedenle, N-glikanlar için derinlemesine bir karakterizasyon yöntemi gereklidir. Burada, floresan algılama ve tandem kütle spektrometresi (HILIC-FLD-MS/MS) ile donatılmış hidrofilik etkileşim sıvı kromatografisi kullanarak N-glikanların kalitatif ve kantitatif analizi için kapsamlı bir yaklaşım sunuyoruz. N-glikanlar, glikoproteinlerden basit bir yöntemle salındı ve stratejide bir prokainamid florofor etiketi ile etiketlendi. Daha sonra, prokainamid etiketli N-glikanlar bir HILIC-FLD-MS/MS tekniği ile analiz edildi. Bu yaklaşımda, N-glikan yapıları tandem kütle spektrometrik analizi ile doğrulanırken, kantitatif analiz için floresan tespiti kullanılmıştır. Çalışmada, tespit edilen N-glikan piklerinin veri analizi için bir uygulama açıklanmaktadır. Bu protokol, çeşitli türlerden ekstrakte edilen herhangi bir glikoproteine uygulanabilir.
Glikozilasyon, proteinlerdegözlenen hayati bir translasyon sonrası modifikasyondur 1. Çoklu enzimatik süreçler, hücresel organizmalarda glikozilasyon modifikasyonunu düzenler. Glikanlar bu enzimatik işlemlerle proteinlere bağlanır ve bu modifikasyona tabi tutulan proteinlere glikoproteinler1 denir. Proteinlerde yaygın olarak iki glikozilasyon türü gözlenir. O-glikosilasyon, O-glikanların serin veya treonin amino asit kalıntılarının yan zincirine bağlanmasıdır. N-glikosilasyon, N-glikanların bir proteindeki asparagin amino asit kalıntısının yan zincirine bağlanmasıdır.
Proteinlerin yapısı, stabilitesi ve katlanması glikan eklerindenetkilenir 2. Glikozilasyon işlemi, proteinlerin işlevlerini önemli ölçüde etkiler ve glikoproteinler, organizmalardaki birçok hücresel işlevi düzenler 3,4. Örneğin, ağır glikosile edilmiş proteinler, glikoproteinlerini proteolitik bozulmadankorur 5. Başka bir örnek, Tg taşınmasını ve hormon sentezini düzenleyen tiroid bezi proteinlerinin glikanlarıdır 6,7. Hücresel olaylardaki rollerini açıklamak için, glikoproteinlerin derinlemesine bir karakterizasyonu gereklidir8.
Glikoproteinlerin N-glikan profilleri hastalık durumlarında değişir 9,10,11,12. Önemli glikoproteinlerden veya vücut sıvılarından türetilen N-glikanların profillenmesi, yeni biyobelirteçleri keşfetmek ve hastalık vakalarındaki enzimatik aktivite değişikliklerini anlamak için gereklidir. Öte yandan, çoğu protein biyofarmasötiki glikoproteindir ve glikan profilleri ilaç etkinliğini etkiler13. Bu nedenle, insan kullanımı için uygun protein biyofarmasötiklerinin geliştirilmesinde kabul edilebilir bir N-glikan profilleme yöntemi gerçekleştirilmelidir14.
Glisimik, glikosile edilmiş moleküllerin15,16 glikan yapılarını tanımlamak ve ölçmek için kullanılan gelişmekte olan bir disiplindir. NMR17 ve MS18 dahil olmak üzere glikosile edilmiş türlerin glikanlarının profilini çıkarmak için birçok yöntem kullanılmıştır. Floresan Algılamalı Hidrofilik Etkileşim Sıvı Kromatografisi (HPLC-HILIC-FLD), glikoproteinlerden19 türetilen N-glikanların profillenmesi için altın standart yöntemdir. Bu strateji kütle spektrometrik algılama ile birleştirildiğinde, N-glikan yapılarının tanımlanması daha kolay ve daha güvenilir olabilir. Kütle spektrometresi ile N-glikan analizinde kullanılan çoğu floresan etiketi düşük iyonlaşma verimliliğine sahiptir. Buna karşılık, prokainamid, N-glikan yapılarının20,21 verimli tandem kütle spektrumlarını elde etmek için kullanılan N-glikanların iyonizasyon verimlerini arttırır. Bu stratejiden, çekirdek fukosile22 (proc-HexNAc1Fuc1) ve ikiye bölünen tipler23 (proc-Hex1HexNAc3, proc-Hex1HexNAc3Fuc1) gibi N-glikanların yapısal tanımlanması için tandem kütle spektrometresi ile spesifik fragmanlar elde edilebilir.
Bu çalışma, HILIC-FLD-MS/MS ile glikoproteinlerin N-glikan profillemesi için basit bir protokol göstermektedir. Sunulan yöntem dört adım içerir: (1) glikoproteinlerden N-glikanların salınması, (2) N-glikanların bir prokainamid etiketi ile etiketlenmesi, (3) N-glikanlar etiketli prokainamidin saflaştırılması ve (4) veri analizi.
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
NOT: Kullanılan insan plazması ticari olarak temin edilebilir (Malzeme Tablosu). İnsanlardan elde edilen başka biyolojik örnekler kullanılmadı.
1. Glikan salınımı
2. Prokainamid Etiketli N-glikanların Katı Faz Ekstraksiyon (SPE) Kartuşu ile Saflaştırılması
3. HILIC-FLD-MS/MS Analizi
4. Veri Analizi
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Sunulan bu yaklaşımda, N-glikanlar ilk olarak salındı, prokainamid etiketi ile etiketlendi ve selüloz içeren SPE kartuşları ile saflaştırıldı. Daha sonra, IgG, trastuzumab ve insan plazmasının N-glikan analizi bir HPLC-HILIC-FLD-MS/MS sistemi ile gerçekleştirildi. IgG ve trastuzumab'dan elde edilen belirlenen N-glikan yapılarının MS (baz pik) ve FLD kromatogramları sırasıyla Şekil 1'de gösterilmiştir. Bu an...
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Glikoproteinlerin N-glikan profillemesi zorlu adımları içerir. Bu amaç için birçok farklı metodoloji olmasına rağmen, N-glikan yapılarının hem tanımlanması hem de miktarının belirlenmesi için uygun bir yaklaşım seçilmelidir14. HILIČ-FLD, N-GLIKANLARIN MIKTAR TAYINI IÇIN ALTIN STANDART BIR YAKLAŞIMDIR. Bununla birlikte, FLD tespiti ile tüm N-glikan tiplerinin tanımlanması sağlanamamıştır. Bu nedenle,...
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Yazarların ifşa edecek hiçbir şeyi yok.
Bu çalışma, T.C. Kalkınma Bakanlığı tarafından 2016 K121230 proje numarası ile kısmen desteklenmiştir. Bekir Salih, Türkiye Bilimler Akademisi'ne (TÜBA) kısmi mali destek için teşekkür eder.
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Acetic acid | Carlo Erba Reagents | 401413 | Glacial RS For LC/MS |
Acetonitrile | Merck | 1000292500 | LC-MS LiChrosolv |
Agilent 1200 Series HPLC with 1260 Series FLD dedector | Agilent Technologies | ||
Ammoniumm Formate | Carlo Erba Reagents | 419741 | For LC/MS |
Bruker TIMS-TOF (Q-TOF) Mass Spectrometry | Bruker Daltonics | ||
Cellulose | Sigma Aldrich | 310697 | microcrystalline, powder, 20 μm |
Deionized Water | Carlo Erba Reagents | 412111 | For LC/MS |
Dimethyl sulfoxide | Sigma Aldrich | 41639 | BioUltra, for molecular biology, ≥99.5% (GC) |
Empty polypropylene SPE Tube with PE frits | Sigma Aldrich | 54220 | 20 μm porosity,volume 1 mL |
Extraction Manifold, 20-position | Waters | WAT200607 | Complete with rack for 13 x 100 mm tubes |
Human Plasma | Sigma Aldrich | P9523 | lyophilized |
IGEPAL CA-630 | Sigma Aldrich | I8896 | for molecular biology |
IgG | Sigma Aldrich | I4506 | lyophilized powder |
Phosphate buffered saline | Sigma Aldrich | P4417 | Tablet |
PNGase F enzyme | Promega | V483A | |
Procainamide hydrochloride | abcam | ab120955 | |
Sodium cyanoborohydride | Sigma Aldrich | 156159 | reagent grade, 95% |
Sodium dodecyl sulfate | Sigma Aldrich | 71725 | |
trastuzumab | Roche Diagnostics | ||
Trifluoroacetic acid | Sigma Aldrich | 302031 | for HPLC, ≥99.9% |
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Bu JoVE makalesinin metnini veya resimlerini yeniden kullanma izni talebi
Izin talebiThis article has been published
Video Coming Soon
JoVE Hakkında
Telif Hakkı © 2020 MyJove Corporation. Tüm hakları saklıdır