O-glycan profiling using HPAE-PAD hyphenated with a high-resolution accurate mass (HRAM) mass spectrometer
Aplikace | 2021 | Thermo Fisher ScientificInstrumentace
Glykanová analýza posttranslačních modifikací proteinů, zejména O-glykosylace, je klíčová pro pochopení biologických procesů a diagnostiku nemocí souvisejících s abnormální glykosylací. Techniky umožňující vysoké rozlišení separace a přesnou identifikaci O-glykanů přispívají k detailní strukturní charakterizaci a zpřesňují interpretaci patologických změn.
Autoři představují workflow kombinující reduktivní β-eliminaci, čistící krok na grafitovaném uhlíkovém sorbentu a následnou analýzu uvolněných O-glykanů pomocí HPAE-PAD spojené s vysokorozlišujícím Orbitrap MS. Metoda byla aplikována na čtyři modelové glykoproteiny: mucin typu III (prasátko), fetuin, fibrinogen a thyroglobulin (býkovci).
Uvolnění O-glykanů:
Separace a detekce:
U mucinu typu III byl detekován komplexní soubor neutrálních, sialylovaných i sulfátovaných O-glykanů s vysokou rozlišovací silou a hmotnostní přesností (<5 ppm). Ve fetuinu převládaly tri- a tetrasacharidové O-glykany na typu 1 jádru s terminálními Neu5Ac/Neu5Gc; identifikovány byly též N-glykany. U fibrinogenu se potvrdily mono-/di-/trisialylované O-glykany s Neu5Ac/Neu5Gc. U bovinního thyroglobulinu byl poprvé experimentálně prokázán jeden O-glykan ([Neu5Ac][Hex][HexNAc]). Všechny struktury byly podpořeny diagnostickými fragmenty v MS2 spektru.
Cílem dalšího vývoje je zkrácení doby přípravy, integrace automatizované desaturace a rozšíření aplikace na komplexní biologické vzorky (tj. plazma, buněčné lyzáty). Přínosné může být také nasazení ion mobility pro lepší rozlišení izomerů a vývoj softwarových nástrojů pro automatizaci strukturní annotace.
Popsaný HPAE-PAD/MS workflow pro O-glykanovou analýzu nabízí robustní, citlivý a vysoce specifický přístup k profilování a strukturnímu určování O-glykanů z různých glykoproteinů. Metoda prokázala univerzální využitelnost, vysokou spolehlivost a potenciál pro další rozšíření v glykoproteomice.
IC-MS, IC/MS/MS
ZaměřeníProteomika
VýrobceThermo Fisher Scientific
Souhrn
Význam tématu
Glykanová analýza posttranslačních modifikací proteinů, zejména O-glykosylace, je klíčová pro pochopení biologických procesů a diagnostiku nemocí souvisejících s abnormální glykosylací. Techniky umožňující vysoké rozlišení separace a přesnou identifikaci O-glykanů přispívají k detailní strukturní charakterizaci a zpřesňují interpretaci patologických změn.
Cíle a přehled studie
Autoři představují workflow kombinující reduktivní β-eliminaci, čistící krok na grafitovaném uhlíkovém sorbentu a následnou analýzu uvolněných O-glykanů pomocí HPAE-PAD spojené s vysokorozlišujícím Orbitrap MS. Metoda byla aplikována na čtyři modelové glykoproteiny: mucin typu III (prasátko), fetuin, fibrinogen a thyroglobulin (býkovci).
Použitá metodika a instrumentace
Uvolnění O-glykanů:
- Reduktivní β-eliminace (1 M NaOH, NaBH4, 50 °C, 16 h)
- Neutralizace formiátovou kyselinou, vakuové sušení
- Čištění na HyperSep Hypercarb SPE
Separace a detekce:
- HPAE-PAD: Dionex ICS-5000+ se CarboPac PA300-4 µm kolony
- Post-column desalter: Dionex ERD 500
- Pulsed amperometric detection (TN21)
- MS: Q Exactive HF Hybrid Quadrupole-Orbitrap, HESI-II, negative ESI, HCD MS2
- Software: Chromeleon 7.2.9, Xcalibur 4.1.31.9, SimGlycan 5.0
Hlavní výsledky a diskuse
U mucinu typu III byl detekován komplexní soubor neutrálních, sialylovaných i sulfátovaných O-glykanů s vysokou rozlišovací silou a hmotnostní přesností (<5 ppm). Ve fetuinu převládaly tri- a tetrasacharidové O-glykany na typu 1 jádru s terminálními Neu5Ac/Neu5Gc; identifikovány byly též N-glykany. U fibrinogenu se potvrdily mono-/di-/trisialylované O-glykany s Neu5Ac/Neu5Gc. U bovinního thyroglobulinu byl poprvé experimentálně prokázán jeden O-glykan ([Neu5Ac][Hex][HexNAc]). Všechny struktury byly podpořeny diagnostickými fragmenty v MS2 spektru.
Přínosy a praktické využití metody
- Label-free workflow bez derivatizace
- Vysoce selektivní separace neutrálních i nabitých glykanů
- Současná detekce PAD a MS umožňuje komplementární informace
- Vysoká přesnost m/z a bohaté MS2 fragmenty podporují důvěryhodné přiřazení
Budoucí trendy a možnosti využití
Cílem dalšího vývoje je zkrácení doby přípravy, integrace automatizované desaturace a rozšíření aplikace na komplexní biologické vzorky (tj. plazma, buněčné lyzáty). Přínosné může být také nasazení ion mobility pro lepší rozlišení izomerů a vývoj softwarových nástrojů pro automatizaci strukturní annotace.
Závěr
Popsaný HPAE-PAD/MS workflow pro O-glykanovou analýzu nabízí robustní, citlivý a vysoce specifický přístup k profilování a strukturnímu určování O-glykanů z různých glykoproteinů. Metoda prokázala univerzální využitelnost, vysokou spolehlivost a potenciál pro další rozšíření v glykoproteomice.
Reference
- Reily C. et al. Glycosylation in health and disease. Nat Rev Nephrol. 2019, 15:346–366.
- Montpetit M.L. et al. Regulated and aberrant glycosylation modulate cardiac electrical signaling. PNAS. 2009, 106:16517–16522.
- Hanisch F.G. O-glycosylation of the mucin type. Biol Chem. 2001, 382:143–149.
- Budnik B.A. et al. Global methods for protein glycosylation analysis by mass spectrometry. Biochim Biophys Acta. 2006, 1764(12):1870–1880.
- Bennett E.P. et al. Control of mucin-type O-glycosylation: classification of the GalNAc-transferase family. Glycobiology. 2012, 22:736–756.
- Szabo Z. et al. In-depth analyses of native N-linked glycans by HPAE-PAD-MS. Anal Bioanal Chem. 2017, 409(12):3089–3101.
- Thermo Fisher Scientific. AN73063: Improved profiling of sialylated N-linked glycans by IC-Orbitrap MS. 2020.
- Thermo Fisher Scientific. TN72478: Instrument configuration for HPAE-PAD/MS. 2020.
- Thermo Fisher Scientific. TN21: Optimal settings for pulsed amperometric detection. 2020.
- Thermo Fisher Scientific. TN71: Eluent preparation for HPAE-PAD. 2020.
- Thermo Fisher Scientific. AN74042: Structural characterization of mucin O-linked glycans. 2021.
- Bergstrom K.S., Xia L. Mucin-type O-glycans and their roles in intestinal homeostasis. Glycobiology. 2013, 23(9):1026–1037.
- Carr S.A. et al. Selective identification of N- and O-linked oligosaccharides by LC-MS. Protein Sci. 1993, 2(2):183–196.
- Lin Y.H. et al. In-depth analysis of proteoforms of serum and fetuin. J Proteome Res. 2018, 17(8):2861–2869.
- Edge A.S., Spiro R.G. Presence of O-glycosidic hexasaccharide in fetuin. J Biol Chem. 1987, 262(33):16135–16141.
- Zauner G. et al. Protein glycosylation analysis by HILIC-LC-MS. J Sep Sci. 2010, 33:903–910.
- Zauner G. et al. Glycoproteomic analysis of human fibrinogen O-glycosylation. J Proteome Res. 2012, 11(12):5804–5814.
- Ronin C. et al. Regulation of thyroglobulin glycosylation. J Biol Chem. 1986, 261(16):7287–7293.
- Spiro M.J. Glucuronic acid-containing unit in human thyroglobulin. J Biol Chem. 1977, 252(15):5424–5430.
Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.
Podobná PDF
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, glycanspad, padmucin, mucinhpae, hpaebovine, bovinelinked, linkedstructures, structuresdionex, dionexeluent, eluentdesalter, desaltermass, massglycoproteins, glycoproteinsabundance, abundancesialylated
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, glycanselectrode, electrodeglycan, glycanmucin, mucinpad, padpdh, pdhoff, offgal, galdionex, dionexreference, referenceeluent, eluentneutral, neutraldesalter, desalterabundance, abundancethermo
Improved profiling of sialylated N-linked glycans by ion chromatography-Orbitrap mass spectrometry
2019|Thermo Fisher Scientific|Aplikace
APPLICATION NOTE 73063 Improved profiling of sialylated N-linked glycans by ion chromatography-Orbitrap mass spectrometry Authors Sachin Patil and Jeff Rohrer Thermo Fisher Scientific, Sunnyvale, CA Keywords HPAE-PAD, glycoprotein, sialylated glycans, Q Exactive, HPAE-MS, HRAM, CarboPac PA200 column Goal To describe…
Klíčová slova
glycan, glycanglycans, glycanshpae, hpaexcalibur, xcaliburpad, padsialylated, sialylatedthermo, thermoorbitrap, orbitrapscientific, scientificelution, elutionresolution, resolutionlinked, linkedconditions, conditionsexactive, exactivesodium
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, neutralorbitrap, orbitrapmass, massgastric, gastricsulfated, sulfatedglycan, glycanaffords, affordsporcine, porcineoligosaccharides, oligosaccharidesseparation, separationhexfuchexnac, hexfuchexnacneuachexfuchexnac