Fibrosis is een kenmerk van vele ziekten. Fibroblasten prolifereren en differentiëren tot zeer synthetische fenotypen die zijn geassocieerd met de verergerd secretie van extracellulaire matrix (ECM) 1. Overmatige ECM afzetting kan blijven, zelfs na de eerste schade heeft afgenomen, wat leidt tot functionele beperking. Via proteoom, hebben we eerder geïdentificeerd meer dan 150 ECM en ECM-geassocieerde eiwitten in hartweefsel 2, 3. Ze zijn niet alleen structurele eiwitten, maar ook matricellulaire eiwitten en proteases die bijdragen aan de continue verbouwing en dynamische aanpassing van het hart. Met name zijn veel ECM eiwitten geglycosyleerd 4. Deze post-translationele modificatie (PTM) bij de bereiding suikerresiduen bepaalde aminozuurposities, en raakt eiwitvouwing, oplosbaarheid, binding en degradatie 5 .
Er zijn twee belangrijke glycosylering soorten die voorkomen in zoogdieren. (1) N-glycosylering plaatsvindt bij het stikstofatoom carboxamido asparagine residuen (Asn) in de consensussequentie Asn-Xaa-Thr / Ser, waarbij Xaa elk aminozuur behalve proline. (2) in O-glycosylatie, suikerresten hechten aan serine- en threonine-residuen (Ser, Thr) of, in veel mindere mate, hydroxyproline en hydroxylysine. Terwijl O-glycosylering kan op diverse proteïnegroepen, N-glycosylering beperkt tot gesecreteerde eiwitten of extracellulaire domeinen van membraaneiwitten 5. Dit maakt N-glycosylering een aantrekkelijk doelwit bij het bestuderen van de ECM.
Proteomics zet een nieuwe standaard voor de analyse van eiwit veranderingen bij de ziekte. Tot nu toe zijn de meeste proteomics studies gericht op intracellulaire eiwitten 6. Dit is voornamelijk te wijten aan de volgende redenen. Ten eerste, overvloedige intracellulaire eiwitten bemoeilijken de identificatiecatie van schaarse ECM componenten. Dit is met name belangrijk in hartweefsel, waarbij mitochondriale en myofilament eiwitten voor een groot deel van het proteïnegehalte 7. Ten tweede, integraal ECM eiwitten zijn sterk verknoopt en moeilijk te lossen. Tenslotte de aanwezigheid van overvloedige PTMs (bijvoorbeeld glycosylatie) verandert de moleculaire massa, lading en elektroforetische eigenschappen van peptiden, die zowel de scheiding en identificatie van vloeistofchromatografie tandem massaspectrometrie (LC-MS / MS). In de afgelopen jaren, hebben we ontwikkeld en verbeterd een sequentiële extractie en verrijking methode voor het ECM-eiwitten die compatibel zijn met latere analyse massaspectrometrie (MS) is. De strategie is gebaseerd op opeenvolgende incubaties.
De eerste stap wordt uitgevoerd met NaCl, een ionische buffer die de extractie van ECM-geassocieerde losjes gebonden ECM proteïnen, evenals nieuw gesynthetiseerde ECM eiwitten vergemakkelijkt. Het is wasmiddel zonder, niet-denaturerend, niet verstorend van celmembranen en vatbaar voor verdere biochemische assays 8. Vervolgens wordt ontcelling bereikt met natriumdodecylsulfaat (SDS). Bij deze stap een lage SDS-concentratie zorgt membraan destabilisatie en het vrijkomen van intracellulaire eiwitten, terwijl het voorkomen van verstoring van de meer oplosbare niet-integrale ECM componenten. Tenslotte worden ECM proteïnen geëxtraheerd met guanidinehydrochloride buffer (GuHCl). GuHCl is effectief bij het extraheren van sterk verknoopte proteïnen en proteoglycanen uit weefsels zoals pezen 9, 10 kraakbeen, vaten 11, 12, 13 en het hart 2, 3. We pasten deze biochemische fractionering, in combinatie met LC-MS / MS, om ECM remodeling in hart- en vaatziekten 2 te verkennen , 3, 11, 12, 13, 14. Recente ontwikkelingen in MS omvatten nieuwe fragmentatiemethoden, zoals combinaties van hogere energie collision dissociatie (HCD) en elektronoverdracht dissociatie (ETD), die tegen de rechtstreekse analyse van intacte glycopeptiden 3, 15.
Hier beschrijven we een methode ECM bereiden MS analyse dat analyse mogelijk maakt van eiwitsamenstelling, de identificatie van glycosylatieplaatsen en de karakterisering van glycan vormen. In vergelijking met eerdere analyses van ECM glycosylering 16 Deze methode maakt de directe beoordeling van compositionele veranderingen in glycosyleringsprofielen een plaatsspecifieke wijze met behulp van MS. We hebben deze methode toegepast op cardiovasculaire weefsels. Het kan echter alzodanig zijn aangebracht, met geringe modificaties, voor de studie van de ECM in andere weefselmonsters en kan ongekende inzichten in ECM biologie leveren.