Özet

N-glycans Raphanus sativus Cultivars 사용 PNGase H+ 에서 분석

Published: June 25, 2018
doi:

Özet

우리는 준비 및 N-glycans 무 (Raphanus sativus)의 다른 재배에서의 분석을 위한 간단 하 고 빠른 방법을 설명합니다.

Abstract

최근 몇 년 동안, 식물의 탄수화물 moieties 받은 관심, 그들은 cross-reactive, 알레르기 자극 면역 반응의. 또한, 탄수화물 구조 또한 식물 물질 대사에 중요 한 역할을 담당할. 여기, 우리가 준비 하 고 사용 하는 N-glycanase 특정 식물에서 파생 된 탄수화물 구조의 릴리스에 대 한 무 (Raphanus sativus)의 다른 재배 품 정에서 N-glycans를 분석 하는 간단 하 고 빠른 방법을 제시. 이 위해 무 homogenates의 원유 trichloroacetic 산 침전 PNGase H+로 치료 되었고 형광 태그 2-aminobenzamide를 사용 하 여 표시. 레이블이 지정 된 N-glycan 샘플 이후 울트라 성능 액체 크로마토그래피 (UPLC) 분리 및 세부 구조에 대 한 비행 (TOF MALDI) 질량 분석의 매트릭스 보조 레이저 탈 착 이온화 시간으로 분석 되었다 평가 및 무 파생 N-glycan 구조 상대 abundancies 척도를. 이 프로토콜 사용할 수 있습니다 또한 다양 한 다른 식물 종에서 N-glycans의 분석 그리고 함수 추가 조사 및 인간의 건강에 N-glycans의 효과 대 한 유용할 수 있습니다.

Introduction

식물에서 N-glycans 그린 관심 증가 최근 몇 년 동안, 이전 연구로 알레르기 성 응답1,2 유도할 수 있는 면역 cross-reactions의 N-glycans을 강조 표시 . 그것은 입증 되었습니다 이전 촉매 활동3,4, 내열성 및 접는5,6 또는 subcellular 지 방화 N-glycans 공장 glycoproteins에 영향을 미칠 수 있는 고 분 비7. Glycan 구조 그들의 각각 기능 연관, 위하여 N-glycans 먼저 해제 되어야 합니다 glycoproteins에서 화학적 또는 효소. N-및 O-glycans 방출에 대 한 고전적인 화학 방법은 β-제거, 알칼리 샘플 치료 borohydride alditol8를 가진 감소에 의해 동반입니다. 그러나,이 절차는 fluorophore로 하는 걸로 하 고 glycan 구조의 줄이는 끝에서 단 당 류 단위의 상당한 감퇴의 원인. 수산화 암모늄/탄산 치료에 따라 화학 deglycosylation는 또한 일반적으로 사용 되는 대체 방법9. 이러한 화학 릴리스 방법의 그대로 단백질 같은 대량 범위에 레이블이 없는 glycan 풀 펩 티 드 파편의 간섭 없이 대량 spectrometric 분석을 수 있는 성능이 저하 됩니다. 그러나, 이러한 방법의 한 가지 단점이 일반적인 탄수화물 구조 발견 식물10에서 α1, glycans-3-fucosylated N의 증가 저하 속도입니다. 또는, 펩 티 드를 사용 하 여 효소 분리 방법:N-glycanases (PNGases, EC 3.5.1.52) 또한 광범위 하 게 적용 됩니다. 재조합 PNGase F ( Flavobacterium meningosepticum)에서 가장 일반적인 선택 하 고 N-glycans, 코어 α1, fucose 311,12베어링 구조를 제외 하 고 모든 종류의 릴리스 합니다. 따라서, PNGase A (아몬드 씨에서 분리)으로 식물 N-glycans13의 분석을 위해 사용 됩니다. 그러나,이 효소 deglycosylates만 proteolytically-파생 된 glycopeptides, deglycosylate 기본 glycoproteins14수입니다. 따라서, 다단계 샘플 검사 결과 추가 분석, glycans, 특히 낮은 풍부15의 그의 광범위 한 손실이 발생 하기 전에 필요 합니다. N-glycan 릴리스 및 형광 간단 하 고 강력한 방식으로 라벨에 대 한 최적화 된 워크플로우를 제시 하는 방법의 전반적인 목표가입니다. 기본 근거 PNGase H+Terriglobus roseus 에서 최근에 발견 되었다 recombinantly 대장균에 표현 될 수 있다, N-glycans 산 성에서 단백질 비 계에서 직접은 수은 조건16. PNGase H+ 를 사용 하 여 대체 방법의 주요 장점은입니다 형광 라벨 반응 반응 버퍼17,18를 변경 하지 않고 동일한 반응 관에서 수행할 수 있습니다. 간단한 준비 조건 및 낮은 풍부 oligosaccharides의 높은 복구 확인이 방법은 유용한 도구 Nglycans의 분석에. 이 프로토콜은 다양 한 식물 종에서 N-glycans의 분석에 적합 합니다.

Protocol

1. 샘플 컬렉션 신선한 무 (Raphanus sativus L.)의 다른 cultivars을 구입. 2입니다. 무에서 단백질의 격리 10 분 동안 부엌 믹서와 신선한 무의 약 100 g을 균질. 50 mL 원심 분리기 튜브 및 불용 성 물질을 제거 20 분 4 ° C에서 14000 × g 에서 원심 슬러리를 전송 합니다. 새로운 50 mL 원심 분리기 튜브에는 상쾌한을 신중 하 게 전송 하 고 2m trichl…

Representative Results

그림 1 (glyco-) 무, N-glycans의 준비, UPLC 분석 및 이러한 구성 요소의 MALDI TOF MS 분석에서 단백질의 격리를 포함 하 여 설명된 프로토콜의 구조 개요를 보여 줍니다. 그림 2 분석된 무 재배의 derivatized Nglycans의 대표 UPLC chromatograms를 보여 줍니다. 그림 3 2AB derivatized N-glycan 구조 MALDI TOF 질량 ?…

Discussion

우리가 여기 제시 하는 프로토콜 무의 다양 한 재배의 N-glycan 프로 파일의 비교를 허용 한다. 기존 프로토콜에 비해이 방법의 중요 한 장점은 Nglycans의 효소 출시와 2 AB와 derivatization 반응 사이의 버퍼 변경할 필요가 없습니다입니다. 이 절차의 가장 중요 한 단계는 N-glycans SPE 열을 사용 하 여 염 분을 제거 하는 실패의 정화 또는 반응 혼합물에 다른 불순물 형광 derivatization 효율?…

Açıklamalar

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

이 작품은 중국의 자연 과학 재단에 의해 부분적으로 지원 (부여 번호 31471703, A0201300537 및 31671854 J.V. 하 L.L., 번호 31470435 G.Y.에 부여), 그리고 100 외국 재능 계획 (보조금 번호 JSB2014012 J.V.).

Materials

Chemicals:
Trichloroacetic acid  SCR, Shanghai 80132618
Acetic acid glacial Huada, Guangzhou 64-19-7
Acetonitrile General-reagent G80988C
Trifluoroacetic acid Energy chemical W810031
2-aminobenzamide Heowns, Tianjin A41900
Sodium cyanoborohydride J&K Scientific Ltd 314162
Dimethyl sulfoxide Huada, Guangzhou 67-68-5
2AB-labeled dextran ladder, 200 pmol Agilent Technologies AT-5190-6998
6-Aza-2-thiothymine  Sigma 275514
Tools/Materials:
Kitchen blender Bear, Guangzhou LLJ-A10T1
Centrifuge Techcomp CT15RT
Centrifugal Evaporator Hualida, Taicang LNG-T120
SPE column Supelco Supelclean ENVI Carb SPE column
MALDI-TOF mass spectrometer Bruker Autoflex
HPLC Analysis:
High-recovery HPLC vial Agilent Technologies  # 5188-2788
HPLC System Shimadzu Nexera
Fluorescence Detector for HPLC Shimadzu RF-20Axs 
Column oven Hengxin CO-2000
HPLC Column Waters Acquity UPLC BEH glycan column 2.1 × 150 mm, 1.7 μm particle size
LCMS-grade Water Merck Millipore #WX00011
LCMS-grade Acetonitrile Merck Millipore # 100029
Formic acid Aladdin F112034
Ammonia solution Aladdin A112080

Referanslar

  1. Altmann, F. The Role of Protein Glycosylation in Allergy. International Archives of Allergy and Immunology. 142 (2), 99-115 (2007).
  2. Van Ree, R., et al. β (1, 2)-xylose and α (1, 3)-fucose residues have a strong contribution in IgE binding to plant glycoallergens. Journal of Biological Chemistry. 275 (15), 11451-11458 (2000).
  3. Biswas, H., Chattopadhyaya, R. Stability of Curcuma longa rhizome lectin: Role of N-linked glycosylation. Glycobiology. 26 (4), 410-426 (2016).
  4. Lefebvre, B., et al. Role of N-glycosylation sites and CXC motifs in trafficking of Medicago truncatula Nod factor perception protein to plasma membrane. Journal of Biological Chemistry. 287 (14), 10812-10823 (2012).
  5. Severino, V., et al. The role of the glycan moiety on the structure-function relationships of PD-L1, type 1 ribosome-inactivating protein from P. dioica leaves. Molecular BioSystems. 6 (3), 570-579 (2010).
  6. Lige, B., Ma, S., Van Huystee, R. B. The effects of the site-directed removal of N-glycosylation from cationic peanut peroxidase on its function. Archives of Biochemistry and Biophysics. 386 (1), 17-24 (2001).
  7. Ceriotti, A., Duranti, M., Bollini, R. Effects of N-glycosylation on the folding and structure of plant proteins. Journal of Experimental Botany. 49 (324), 1091-1103 (1998).
  8. Kamerling, J. P., Gerwig, G. J. Strategies for the Structural Analysis of Carbohydrates. Comprehensive Glycoscience. , 1-68 (2007).
  9. Huang, Y., Mechref, Y., Novotny, M. V. Microscale nonreductive release of O-linked glycans for subsequent analysis through MALDI mass spectrometry and capillary electrophoresis. Analytical Chemistry. 73 (24), 6063-6069 (2001).
  10. Triguero, A., et al. Chemical and enzymatic N-glycan release comparison for N-glycan profiling of monoclonal antibodies expressed in plants. Analytical Biochemistry. 400 (2), 173-183 (2010).
  11. Tretter, V., Altmann, F., Marz, L. Peptide-N4-(N-acetyl-β-glucosaminyl)asparagine amidase F cannot release glycans with fucose attached α1 → 3 to the asparagine-linked N-acetylglucosamine residue. European Journal of Biochemistry. 199 (3), 647-652 (1991).
  12. Fan, J. -. Q., Lee, Y. C. Detailed studies on substrate structure requirements of glycoamidases A and F. Journal of Biological Chemistry. 272 (43), 27058-27064 (1997).
  13. Altmann, F., Paschinger, K., Dalik, T., Vorauer, K. Characterisation of peptide-N4-(N-acetyl-β-glucosaminyl)asparagine amidase A and its N-glycans. European Journal of Biochemistry. 252 (1), 118-123 (1998).
  14. Altmann, F., Schweiszer, S., Weber, C. Kinetic comparison of peptide: N-glycosidases F and A reveals several differences in substrate specificity. Glycoconjugate Journal. 12 (1), 84-93 (1995).
  15. Wang, T., Voglmeir, J. PNGases as valuable tools in glycoprotein analysis. Protein and Peptide Letters. 21 (10), 976-985 (2014).
  16. Wang, T., et al. Discovery and characterization of a novel extremely acidic bacterial N-glycanase with combined advantages of PNGase F and A. Bioscience Reports. 34 (6), 00149 (2014).
  17. Du, Y. M., et al. Rapid sample preparation methodology for plant N-.glycan analysis using acid-stable PNGase H+. Journal of Agricultural and Food Chemistry. 63 (48), 10550-10555 (2015).
  18. Wang, T., Hu, X. -. C., Cai, Z. -. P., Voglmeir, J., Liu, L. Qualitative and Quantitative Analysis of Carbohydrate Modification on Glycoproteins from seeds of Ginkgo biloba. Journal of Agricultural and Food Chemistry. 65 (35), 7669-7679 (2017).
  19. Ceroni, A., et al. GlycoWorkbench: a tool for the computer-assisted annotation of mass spectra of glycans. Journal of Proteome Research. 7 (4), 1650-1659 (2008).

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Du, Y., Zheng, S., Liu, L., Voglmeir, J., Yedid, G. Analysis of N-glycans from Raphanus sativus Cultivars Using PNGase H+. J. Vis. Exp. (136), e57979, doi:10.3791/57979 (2018).

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