シアル酸は、典型的な単糖単位の複合糖質は、です。分子と細胞の相互作用の茄多になっています。代謝独自のN- acetylmannosamine 誘導体を用いた細胞表面のシアル酸の発現を変更する方法をご紹介します。
方法論記事
シアル酸は、典型的な単糖単位の複合糖質は、です。分子と細胞の相互作用の茄多になっています。代謝独自のN- acetylmannosamine 誘導体を用いた細胞表面のシアル酸の発現を変更する方法をご紹介します。
シアル酸 (Sia) は、 N- O型糖鎖や糖脂質などの複合糖質の非常に重要な成分です。オリゴ糖類とユニークな化学特性の非還元テルミニで地位によるシアル酸は異なる受容体-リガンド相互作用の多数にかかわる。変更すると細胞表面のシアル酸の発現、シアル酸依存性相互作用は影響その結果。これはシアル酸依存性相互作用を調査する役に立つことができる、有益な方法である特定の病気に影響を与える可能性があります。代謝独自 (MGE)、を介して細胞表面のシアル酸の発現を調整できます。ここで、C2 変更誘導体のN- acetylmannosamine (ManNAc) 細胞、組織、または全体の動物が扱われます。これらのアミノ糖シアル酸前駆体分子として従って対応するシアル酸種に代謝され、複合糖質の表現。このメソッドを適用すると、様々 な生物学的プロセスに興味をそそられる効果が生成されます。たとえば、ポリシアル酸 (polySia) 処理の神経細胞での発現を大幅に削減することができ、こうして神経細胞の増殖と分化に影響を与えます。ここで、 N- butanoylmannosamine (ManNBut)、およびN- propionylmannosamine (ManNProp) 最も一般的な C2 変更N- アシルマンノサミン誘導体の 2 つの化学合成を紹介し、さらにどのようにこれらの非天然を表示アミノ糖は、細胞培養試験において適用できます。変更されたシアル酸種の式は高速液体クロマトグラフィー (HPLC) による定量化、さらに質量分析器で分析されました。ポリシアル酸の発現に及ぼす影響は、市販ポリシアル酸抗体を用いたウエスタンブロットによって解明します。
シアル酸は、 N- O型糖鎖や糖脂質などの複合糖質の非還元テルミニでは見つけることができる通常単糖類です。すべての単糖の中でシアル酸はいくつかのユニークな化学的特性を持っています。C-5 位置にラジカルアニオンの下でそれにより負荷電の生理的条件、C-1 位のカルボン酸基とアミノ機能 9 C 原子のバックボーンがあります。50 以上の自然発生するシアル酸の亜種が日1に特徴付けられる人間は、シアル酸の優勢な形態はNアセチルノイラミン酸 (Neu5Ac)。他の哺乳類はまた、 N‐ グリコリルノイラミン酸 (Neu5Gc)2,3の多量を表現します。
複合糖質の露出した場所にあるためシアル酸など4ホスト細胞にインフルエンザ ウイルスのヘマグルチニン依存結合受容体-リガンド相互作用の茄多が関係します。特に胚発生中や神経系の重要な生物学的機能を持つシアル酸エピトープはポリシアル酸です。ポリシアル酸は、最大 200 のアルファ 2, 8 リンク シアル酸の高分子です。ポリシアル酸の主要な蛋白質のキャリアは神経細胞接着分子 NCAM です。ポリシアル酸の発現はポリシアル酸式密着性を減少、増加する可塑性神経系5NCAM の接着性を調節します。
(ポリ) シアル酸の発現の変化は最終的に異なる生物間相互作用の多数に影響を与えます。これは、知られているシアル酸分子レベルで、新規複合糖質の相互作用を明らかにしたり、可能な治療上のアプローチを探るに依存するプロセスを研究に使用できます。ある異なる方法利用、細胞表面のシアル酸の発現を変調することができます、シアル酸特定グリコシダーゼ (シアリダーゼ)6 シアル酸生合成に関与する酵素の阻害による治療例 ,7、8、ノックダウンやシアル酸生合成9の鍵酵素の式を変更します。
シアル酸の発現を調節する別の汎用性の高い方法は、MGE (オリゴ糖とも呼ばれる代謝工学、萌え) です。ここで、細胞、組織、またはさらには動物は、C2 アミノ変更に耐える ManNAc の非天然誘導体と扱われます。細胞内取り込み後シアル酸の前駆体分子であること、これら ManNAc アナログ方向非自然代謝シアル酸、還元末端糖で表すことができます。ManNProp または ManNBut、 N- propionylneuraminic 酸 (Neu5Prop) や複合糖質10代でN- butanoylneuraminic 酸 (Neu5But) を組み込むかなど脂肪族 C2 の変更を運ぶ ManNAc 誘導体で処理した細胞,11ManNAc の C2 位置に導入された機能グループを使用して、発生する非天然型シアル酸が結合することができます、例えば、シュタウディンガー結紮またはアジ化 alkine 環、蛍光染料で、したがって。セルの表面12上で可視化します。
これらの非天然型シアル酸の発現は感染症病原体、密着性腫瘍細胞、一般的な細胞接着、血管新生、分化 (校閲用の移行など多くの生物学的プロセスに興味をそそられる効果参照してください: Wratilら13) です。 nMGE 興味深いことに、-変更アシル mannosamines ポリシアル酸の発現に干渉する使えます。ポリシアル酸は、2 つの異なる polysialyltransferases (ST8SiaII ・ ST8SiaIV) によって生成されます。それは、その polysialyltransferase ST8SiaII、ManNProp または ManNBut14,15などの不自然なシアル酸前駆体によって抑制される実証されています。さらに、ManNProp または ManNBut のアプリケーションがシアル化による全15も減少させることにはひと神経芽腫細胞で実証されてそれ。
NMGE-アシル変更 mannosamines は簡単に使用されています、だけでなく哺乳類の種,線虫16などの全体の動物においても細菌細胞培養法を適用するにはゼブラフィッシュ17、またはマウス18,19,20,21。僅か細胞毒性、細胞培養液や血漿中 millimolar 濃度でも、特に ManNAc デリバティブ脂肪族の修正、ManNProp、ManNBut などの軸受です。さらに、彼らは比較的容易に合成です。
ここで、 nMGE を使用する方法の詳細を提供-アセチル変更 mannosamines。最初に、2 つの ManNProp と ManNBut、この分野で最も広く使用されている ManNAc 誘導体の化学合成を説明します。次に、生体内で実験の MGE の適用方法を示します。例として、神経芽細胞腫細胞株ケリー ポリシアル エピトープの発現の低下を実証する西によって選ばれた ManNAc 誘導体投与後のしみ。細胞表面に非天然型シアル酸は高速液体クロマトグラフィーによる定量化され、さらに質量分析器で分析されました。
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1. バッファーおよび試薬の調製
2. ManNProp と関連Nの合成-アシル-Mannosamines を変更
3. 細胞培養
4. 高速液体クロマトグラフィー分析のためのセル換散
5. 膜分画の分離
6. 酸性加水分解
注: オリゴ ・細胞膜多糖類は単糖類に加水分解します。さらに、可能な限りO-同様な糖に変更が加水分解します。膜画分におけるシアル酸の圧倒的多数は複合糖質に組み込まれている自然とOを負担する可能性があるかもしれないので、これは定量的な HPLC 分析に必要な-アセチルまたはO- lactolyl 変更。
7. 蛍光ラベリング
8. HPLC 分析
注: ラベル サンプル RP C18 カラムと HPLC 装置の分析 (110 Å、3 μ m の粒子径、4.6 × 150 mm)、蛍光検出器とほんの一部のコレクター。使用される溶媒はメタノール、アセトニ トリル、水です。高速液体クロマトグラフィー システム内部脱がない場合、測定する前にすべての溶剤ガスを抜き確認します。
9. シアル酸糖の質量分析
注: 特定の HPLC 保持ピークさらに分析できます液体クロマトグラフィー (LC) エレクトロ スプレー イオン化質量分析法 (MS)、によって不自然なシアル酸種を確認するために。
10 ケリー神経芽細胞腫細胞におけるポリシアル酸西部のしみの分析
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ラベル Neu5Ac Neu5Gc 規格蛍光灯の HPLC クロマト グラムを図 2で描かれています。ここに記述されたメソッドを使用すると、地上波 DMB ラベル Neu5Gc 通常た 7-9 分溶出時間と DMB Neu5Ac 10-12 分の間。クロマト グラムのいくつかのより小さいピークは通常 2-6 分間表示されます。これらのピークは、未反応の DMB を表し、反応中間体25。
セル lysates の代表的なクロマト グラムを図 3に示します。地上波 DMB ラベル基準 (図 2) のクロマト グラムと比較してこれらのクロマト グラムでいくつかの未定義のピークが表示されます。これはセル lysates の DMB はシ...
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化学的に合成された ManNAc 誘導体、ManNProp と ManNBut は質量分析器で分析し、両方の標本の正しいの質量ピークのみが識別必要があります。したがって、製品は、99% 以上の純度をあると仮定することができます。Neu5Gc は、ひと細胞29が存在しない通常の少量は、分離細胞の膜画分に検出されます。これは最も可能性の高いメディア30のウシ胎児血清 sialoglycoconjugates から Neu5Gc は募集サルベージ経路を介して行われます。ManNAc、シアル酸生合成の自然な前駆体と治療は、細胞表面に Neu5Gc エピトープ発現を大幅に低減します。
変更された mannosamines の適用は僅かところすべて細胞に有毒であります。セルは、 Nacylmannosamines 特定のトランスポーターがないので、必要が媒体の内で増加した millimolar 糖濃度を受け入れます。シグナル伝達経路はN- acylmannosam...
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原稿の校正と有意義な議論の l. d. グエンに感謝しますさらに、j. Dernedde、h. g. グエンは、ビデオ撮影を準備して私たちを助けるを感謝いたします。ビデオのほとんどのシーンは、r ・ タウバーの所で撮影されました。また、マックス ・ プランク コロイドおよびインターフェイスとの質量分析法の施設への無料アクセスをくださったことを感謝いたします。RH は、DFG (ProMoAge) によって支えられました。
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| 名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント |
|---|---|---|---|
| 細胞 | Sigma-Aldrich | 92110411 | |
| RPMI 培地 | Sigma-Aldrich | R8758 | |
| 75 ml 組織培養フラスコ | Greiner | 690175 | |
| 48 ウェルプレート | Corning | 3548 | |
| FCS | PAA | A15-102 | |
| Pen/Strep | Gibco | 15140-122 | |
| トリプシン | Gibco | 15400-054 | |
| EDTA | Roth | X986.1 | |
| Tris | Serva | 37190.03 | |
| SDS | Roth | 2326.2 | |
| SDS-PAGE機器(タンク、ガラス器具など、機械 | VWR | SDS ゲル/ブロット | |
| アクリルアミド | Roth | 3019.1 | |
| タンパク質ラダー | フィッシャーサイエンティフィック | 267620 | |
| ニトロセルロー | GE ヘルスケア | 10600002 | |
| ポンソー レッド | ロス | 5938.2 | |
| 粉乳 | ロス | T145.3 | |
| ECL | ミリポア | WBLUF 0500 | |
| 0.5 ml 遠心フィルター ユニット 3 kDa 膜 | メルク ミリポア | UFC500324 | |
| 15 mL 遠心分離チューブ付き | Sigma-Aldrich(コーニング) | CLS430791-500EA | |
| 2-メルカプトエタノール | Sigma-Aldrich | M6250-10ML | |
| 2-プロパノール | Sigma-Aldrich | 34965-1L | HPLCグラジエントグレード |
| 4,5-メチレンジオキシ-1,2-フェニレンジアミン二塩酸塩 | Sigma-Aldrich | D4784-50MG | |
| 48ウェル、平底組織培養プレート | Sigma-Aldrich(コーニング) | CLS3548-100EA | |
| 50 mL 遠心分離管 | Sigma-Aldrich (Corning) | CLS430829-500EA | |
| アセトニトリル | Sigma-Aldrich | 34967-1L | HPLC グラジエントグレード |
| アプロチニン ウシ肺由来 | Sigma-Aldrich | A1153-10MG | 凍結乾燥粉末、3-8 TIU/mg 固体 |
| 塩化ブチリル | Sigma-Aldrich | 109614-250G | |
| C18RPカラム | Phenomenex | 00F-4435-E0 | 110 Å, 3 µm 粒子サイズ、4.6 x 150 mm |
| D-マンノサミン塩酸塩 | Sigma-Aldrich | M4670-1G | |
| ダルベッコのリン酸塩緩衝塩溶液 | PAN Biotech | P04-36500 | |
| エチレンジアミン四酢酸 | Sigma-Aldrich | E9884-100G | |
| ギ | Sigma-Aldrich | 56302-50ML-GL | |
| 塩酸溶液 | Sigma-Aldrich | H1758-100ML | 36.5-38.0%、水中 |
| ロイペプチン | Sigma-Aldrich | L2884-10MG | |
| メタノール | Carl-Roth | T169.2 | HPLC グラジエントグレード |
| N-アセチル-D-マンノサミン | Sigma-Aldrich | A8176-250MG | |
| N-アセチルノイラミン酸 | Sigma-Aldrich | A0812-25MG | |
| N-グリコリルノイラミン酸 | Sigma-Aldrich | G9793-10MG | |
| フェニルメタンスルホニルフッ化物 | Sigma-Aldrich | P7626-250MG | |
| 塩化プロピオニル | Sigma-Aldrich | P51559-500G | |
| セーフロックチューブ 1.5 mL 琥珀色 (光保護) | Eppendorf | 30120191 | |
| Safe-Lock チューブ 1.5 mL 無色 | エッペンドルフ | 30120086 | |
| ナトリウム重亜硫酸水素塩溶液 | Sigma-Aldrich | 13438-1L-R-D | 40%、水中 |
| 塩化ナトリウム | Sigma-Aldrich | 746398-500G-D | |
| 水酸化ナトリウム | Sigma-Aldrich | 795429-500G-D | |
| 水酸化ナトリウム溶液 | Sigma-Aldrich | 319511-500ML | 1.0 M、水中 |
| キシ | Sigma-Aldrich | 164992-5G | |
| トリフルオロ酢酸 | Sigma-Aldrich | T6508-100ML-D | |
| トリス塩酸塩 | Sigma-Aldrich | T5941-100G | |
| トリプシン 0.25 %/EDTA 0.02 % PBS | PAN Biotech | P10-019100 | |
| 水 | Carl-Roth | T905.1 | HPLC グラジエントグレード |
| シリカゲル 60 | Carl-Roth | 9779.1 | |
| HPLC | Agilent | ||
| ESI-MSD-システム | アジレント |
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