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Fibrosis ist ein Kennzeichen vieler Krankheiten. Fibroblasten proliferieren und differenzieren sich zu hoch synthetischen Phänotypen, die mit der verschärft Sekretion und Ablagerung von extrazellulärer Matrix (ECM) 1 verbunden sind. Übermäßige ECM Ablagerung kann fortgesetzt werden, auch nach der anfänglichen Verletzung abgeklungen ist, zu Funktionsstörungen führen. Verwendung von Proteomics, haben wir bisher mehr als 150 ECM identifiziert und ECM-assoziierten Proteine in dem Herzgewebe 2, 3. Sie sind nicht nur strukturelle Proteine, sondern auch matrizelluläre Proteine und Proteasen, die zum kontinuierlichen Umbau und dynamische Anpassung des Herzens beitragen. Bemerkenswerterweise sind viele ECM Proteine glykosyliert 4. Diese posttranslationale Modifikation (PTM) beinhaltet die Zugabe von Zuckerresten an bestimmten Positionen Aminosäure, und es betrifft die Proteinfaltung, die Löslichkeit, Bindung und Abbau 5 .
Es gibt zwei Haupttypen, die Glykosylierung bei Säugetieren vorkommen. (1) N-Glycosylierung tritt an der carboxamido Stickstoff von Asparaginreste (Asn) in der Konsensussequenz Asn-Xaa-Thr / Ser, wobei Xaa eine beliebige Aminosäure mit Ausnahme von Prolin. (2) In-O-Glykosylierung, schließen Zuckerreste an Serin und Threonin-Reste (Ser, Thr), oder in einem viel geringeren Ausmaß, und Hydroxylysin Hydroxyprolin. Während der O-Glykosylierung in einer Vielzahl von Proteingruppen auftreten kann, ist die N-Glykosylierung 5 bis sekretierten Proteine oder extrazellulären Domänen von Membranproteinen beschränkt. Dies macht die N-Glykosylierung ein attraktives Ziel, wenn das ECM zu studieren.
Proteomics setzt einen neuen Standard für die Analyse von Proteinveränderungen in Krankheit. Bisher haben die meisten Proteomstudien auf intrazelluläre Proteine 6 konzentriert. Dies ist im Wesentlichen auf den folgenden Gründen. Erstens behindern reichlich vorhandenen intrazellulärer Proteine, die identifizierung der knappen ECM-Komponenten. Dies ist besonders wichtig im Herzgewebe, bei dem mitochondrialen und myofilament Proteine machen einen großen Anteil an dem Proteingehalt 7. Zweitens sind integrale ECM-Proteine stark vernetzt und schwierig zu lösen. Schließlich ändert die Anwesenheit von reichlich PTMs (dh Glykosylierung) , um die molekulare Masse, Ladung und elektrophoretische Eigenschaften von Peptiden, die beide um die Trennung und die Identifizierung durch Flüssigchromatographie - Tandem - Massenspektrometrie (LC-MS / MS) zu beeinträchtigen. In den letzten Jahren haben wir entwickelt und verbessert, um eine sequentielle Extraktion und Anreicherungsverfahren für ECM-Proteine, die mit anschließender Massenspektrometrie (MS) Analyse kompatibel ist. Die Strategie basiert auf sequentielle Inkubationen.
Der erste Schritt wird mit NaCl, einem ionischen Puffer durchgeführt, die die Extraktion von ECM-assoziierter und losen gebundenen ECM-Proteinen sowie neu synthetisierte ECM Proteine erleichtern. Es is Reinigungsmittel - freie, nicht-denaturierenden, unterbrechungs von Zellmembranen und zugänglich für weitere biochemische Assays 8. Dann wird Dezellularisierung mit Natriumdodecylsulfat (SDS) gelöst. Bei diesem Schritt sorgt für eine geringe Konzentration SDS Membrandestabilisierung und die Freisetzung von intrazellulären Proteinen, während der Unterbrechung der löslicheren nicht integralen ECM-Komponenten zu verhindern. Schließlich ECM-Proteine sind mit einem Guanidinhydrochlorid-Puffer (GuHCl) extrahiert. GuHCl ist wirksam bei der Extraktion von stark vernetzten Proteinen und Proteoglykane von Geweben wie Sehnen 9, Knorpel 10, Behälter 11, 12, 13 und das Herz 2, 3. Wir wandten diese biochemische Fraktionierung in Verbindung mit LC-MS / MS, ECM Umgestaltung in kardiovaskulären Erkrankungen 2 zu erkunden , 3, 11, 12, 13, 14. Jüngste Fortschritte in der MS umfassen neuartige Fragmentierungsverfahren, wie beispielsweise Kombinationen von hochenergetischen Kollision Dissoziation (HCD) und Elektronentransfer - Dissoziation (ETD), die für die direkte Analyse von intaktem Glycopeptide 3, 15 ermöglichen.
Hier beschreiben wir eine Methode zur ECM für MS-Analyse vorzubereiten, die für die Analyse der Proteinzusammensetzung ermöglicht es, die Identifizierung von Glykosylierungsstellen, und der Charakterisierung von Glycan Formen. Im Vergleich zu früheren Analysen von ECM Glykosylierung 16 ermöglicht diese Methodik für die direkte Beurteilung der Veränderungen in der Zusammensetzung in Glycosylierungsprofilen in einer ortsspezifischen Weise MS verwenden. Wir haben diese Methode auf kardiovaskulärem Gewebe angewendet. Er kann jedoch also angewandt wird, mit geringfügigen Modifikationen, um die Untersuchung des ECM in anderen Gewebeproben und noch nie dagewesene Einblicke in ECM biology bieten kann.