Elucidating the Complexities of the Human Milk Glycomewith Ion Chromatography-Mass Spectrometry (IC-MS)
Postery | 2021 | Thermo Fisher Scientific | ASMSInstrumentace
Zkoumání glykánu obsažených v lidském mléce je zásadní pro pochopení jejich biologických funkcí v imunitě, výživě a mikrobiálním ekosystému střev. Vývoj citlivých a účinných analytických metod umožňuje odhalit strukturální rozmanitost těchto komplexních sacharidů bez nutnosti chemické derivatizace, což přispívá k rychlejší a komplexnější charakterizaci glykomu mléka.
Studie představuje novou workflow založenou na kombinaci iontové chromatografie s pulzní amperometrií (PAD) a vysokorozlišovací hmotnostní spektrometrií Orbitrap (IC-MS). Hlavním cílem bylo derivatizaci nevyžadující oddělení a identifikace volných oligosacharidů (HMOs) a N- i O-vázaných glykánů z lidského mléka, včetně detekce strukturálních izomer.
Postup přípravy vzorků zahrnoval:
Analytické oddělení a detekce probíhaly na systému Thermo Scientific Dionex ICS-6000 HPIC spojeném s PAD a Q Exactive HF-X Orbitrap MS. Chromatografická kolona CarboPac PA300–4µm zajišťovala vysoké rozlišení heterogenních glykánů, následně byl proud eluentu odsolován v desalteru ERD 500 a přiveden do MS s HESI-II zdrojem v negativním módu ionizace.
Nová konfigurační uspořádání PAD a MS v sérii umožnila detekovat celkem 102 unikátních glykánových struktur v lidském mléce, včetně volných HMO, N-glykánů a šesti O-glykánů. Mezi identifikovanými glykány byly neutrální, fukosylované i sialylované formy a četné strukturální izomery. Chromatografické oddělení odhalilo různé vzorce eluce – volné HMO se objevily v první části běhu, N-glykány následovaly s trendem od neutrálních k sialylovaným strukturám. Diagnostické fragmenty v MS2 umožnily rozlišení izomerů, například Lacto-N-neotetraosy a jejích neotetraosových izomerů.
Metoda nabízí derivatizaci nevyžadující, vysoce citlivou analýzu glykanů s vynikajícím chromatografickým rozlišením a hmotnostní přesností. Umožňuje komplexní charakterizaci širokého spektra glykanů v jediné analýze a odhaluje důležité strukturální izomery, což je klíčové pro biomedicínský výzkum, farmaceutické aplikace a kontrolu kvality mléčných výrobků.
Prezentovaná hyfenace iontové chromatografie s pulzní amperometrií a vysokorozlišovací MS umožňuje detailní mapování lidského mléčného glykomu bez potřeby chemické derivatizace. Metoda prokázala schopnost odhalit vysokou diverzitu glykánových struktur včetně izomerů a poskytuje robustní platformu pro další glykomické studie.
LC/HRMS, LC/MS, LC/MS/MS, LC/Orbitrap, IC-MS, IC/MS/MS
ZaměřeníPotraviny a zemědělství
VýrobceThermo Fisher Scientific
Souhrn
Význam tématu
Zkoumání glykánu obsažených v lidském mléce je zásadní pro pochopení jejich biologických funkcí v imunitě, výživě a mikrobiálním ekosystému střev. Vývoj citlivých a účinných analytických metod umožňuje odhalit strukturální rozmanitost těchto komplexních sacharidů bez nutnosti chemické derivatizace, což přispívá k rychlejší a komplexnější charakterizaci glykomu mléka.
Cíle a přehled studie
Studie představuje novou workflow založenou na kombinaci iontové chromatografie s pulzní amperometrií (PAD) a vysokorozlišovací hmotnostní spektrometrií Orbitrap (IC-MS). Hlavním cílem bylo derivatizaci nevyžadující oddělení a identifikace volných oligosacharidů (HMOs) a N- i O-vázaných glykánů z lidského mléka, včetně detekce strukturálních izomer.
Použitá metodika a instrumentace
Postup přípravy vzorků zahrnoval:
- Odstranění bílkovin a volných oligosacharidů studenou precipitací ethanolem.
- Enzymatické uvolnění N-glykánů pomocí PNGase F.
- Beta-eliminace pro uvolnění O-glykánů.
- Čištění vzorků na HyperSep Hypercarb filtrech.
Analytické oddělení a detekce probíhaly na systému Thermo Scientific Dionex ICS-6000 HPIC spojeném s PAD a Q Exactive HF-X Orbitrap MS. Chromatografická kolona CarboPac PA300–4µm zajišťovala vysoké rozlišení heterogenních glykánů, následně byl proud eluentu odsolován v desalteru ERD 500 a přiveden do MS s HESI-II zdrojem v negativním módu ionizace.
Použitá instrumentace
- Dionex ICS-6000 HPIC system
- CarboPac PA300–4µm kolona
- Pulsní amperometrický detektor (PAD) s PdH elektrochemickou buňkou
- Desalter Dionex ERD 500
- Thermo Scientific Q Exactive HF-X Hybrid Quadrupole-Orbitrap MS
- Heated ESI-II ionizační zdroj
Hlavní výsledky a diskuse
Nová konfigurační uspořádání PAD a MS v sérii umožnila detekovat celkem 102 unikátních glykánových struktur v lidském mléce, včetně volných HMO, N-glykánů a šesti O-glykánů. Mezi identifikovanými glykány byly neutrální, fukosylované i sialylované formy a četné strukturální izomery. Chromatografické oddělení odhalilo různé vzorce eluce – volné HMO se objevily v první části běhu, N-glykány následovaly s trendem od neutrálních k sialylovaným strukturám. Diagnostické fragmenty v MS2 umožnily rozlišení izomerů, například Lacto-N-neotetraosy a jejích neotetraosových izomerů.
Přínosy a praktické využití metody
Metoda nabízí derivatizaci nevyžadující, vysoce citlivou analýzu glykanů s vynikajícím chromatografickým rozlišením a hmotnostní přesností. Umožňuje komplexní charakterizaci širokého spektra glykanů v jediné analýze a odhaluje důležité strukturální izomery, což je klíčové pro biomedicínský výzkum, farmaceutické aplikace a kontrolu kvality mléčných výrobků.
Budoucí trendy a možnosti využití
- Další zlepšení throughputu a automatizace přípravy vzorku.
- Propojení s kvantitativními metodami pro sledování změn glykopatternu v různých fázích laktace.
- Integrace s bioinformatickými nástroji pro hlubší interpretaci biologických funkcí glykánů.
Závěr
Prezentovaná hyfenace iontové chromatografie s pulzní amperometrií a vysokorozlišovací MS umožňuje detailní mapování lidského mléčného glykomu bez potřeby chemické derivatizace. Metoda prokázala schopnost odhalit vysokou diverzitu glykánových struktur včetně izomerů a poskytuje robustní platformu pro další glykomické studie.
Reference
- Porfirio S. et al. New strategies for profiling and characterization of human milk oligosaccharides. Glycobiology. 30(10):774-786 (2020).
- Lu Y. et al. Mass spectrometry analysis of changes in human milk N/O-glycopatterns at different lactation stages. J. Agric. Food Chem. 67(38):10702-10712 (2019).
- Ceroni A. et al. GlycoWorkbench: computer-assisted annotation of mass spectra of glycans. J. Proteome Res. 7:1650-1659 (2008).
- Domon B., Costello C.E. A systematic nomenclature for carbohydrate fragmentations in FAB-MS/MS spectra of glycoconjugates. Glycoconj. J. 5:397-409 (1988).
Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.
Podobná PDF
Structural characterization of mucin O-linked glycans using a novel anion exchange column in HPAE-PAD-MS
2021|Thermo Fisher Scientific|Aplikace
APPLICATION NOTE 74042 Structural characterization of mucin O-linked glycans using a novel anion exchange column in HPAE-PAD-MS Authors: Tian Tian, Neil Rumachik, Yuanxue Hou, Jun Cheng, Charanjit Saini, Yan Liu, Chris Pohl Thermo Fisher Scientific, Sunnyvale CA Keywords: Glycosylation, O-glycans,…
Klíčová slova
glycans, glycansglycan, glycanelectrode, electrodemucin, mucinpdh, pdhpad, padoff, offgal, galdionex, dionexreference, referenceeluent, eluentneutral, neutraldesalter, desalterporcine, porcinegastric
Structural insights on oligosaccharides in commercial infant formula products using ion chromatography-mass spectrometry (IC-MS)
2022|Thermo Fisher Scientific|Postery
Structural insights on oligosaccharides in commercial infant formula products using ion chromatography-mass spectrometry (IC-MS) Tian Tian, Neil Rumachik, Yan Liu, Thermo Fisher Scientific, 1228 Titan Way, Sunnyvale, CA, USA, 94086 ABSTRACT RESULTS Purpose: Develop a derivatization-free analytical solution for the…
Klíčová slova
oligosaccharides, oligosaccharidesfunctional, functionalinfant, infantformula, formulasupplemented, supplementedhmo, hmobovine, bovineproducts, productscommercial, commercialsoy, soystructural, structuralpad, padelectrochemical, electrochemicalfortified, fortifiedproduct
Towards a More Complete Glycome: Advances in Ion Chromatography-Mass Spectrometry (IC-MS) for Improved Separation and Analysis of Carbohydrates
2020|Thermo Fisher Scientific|Postery
Towards a More Complete Glycome: Advances in Ion Chromatography-Mass Spectrometry (IC-MS) for Improved Separation and Analysis of Carbohydrates Neil G. Rumachik,* Tian Tian,* Yuanxue Hou, Charanjit Saini, Zoltan Szabo, Yan Liu, Chris Pohl, Thermo Fisher Scientific, 1228 Titan Way, Sunnyvale,…
Klíčová slova
glycans, glycanshpae, hpaeglycome, glycomeneutral, neutralmass, massorbitrap, orbitrapgastric, gastricsulfated, sulfatedglycan, glycanaffords, affordsporcine, porcineoligosaccharides, oligosaccharidesseparation, separationchromatographic, chromatographicabundance
O-glycan profiling using HPAE-PAD hyphenated with a high-resolution accurate mass (HRAM) mass spectrometer
2021|Thermo Fisher Scientific|Aplikace
APPLICATION NOTE 000068 O-glycan profiling using HPAE-PAD hyphenated with a high-resolution accurate mass (HRAM) mass spectrometer Authors: Manali Aggrawal, Sachin Patil, and Jeffrey Rohrer Thermo Fisher Scientific, Sunnyvale, CA, United States Keywords: Dionex ICS-5000+, Dionex ICS-6000, Dionex CarboPac PA300 column,…
Klíčová slova
glycan, glycanglycans, glycansmucin, mucinpad, padhpae, hpaebovine, bovinelinked, linkedstructures, structureseluent, eluentdionex, dionexdesalter, desaltermass, massglycoproteins, glycoproteinsabundance, abundancesialylated