Opisana tutaj metoda z wykorzystaniem enzymatycznej deglikozylacji i SDS-PAGE może dostarczyć cennych informacji o stanie glikozylacji badanego białka, natomiast odczynniki specyficzne dla glikanów ułatwiają interpretację danych. Niniejszy protokół jest przeznaczony do wstępnych badań glikozylacji białek i jest szczególnie odpowiedni dla glikoprotein wydzielniczych i błonowych z komórek ssaków: wybrane w tym przypadku enzymy specyficznie usuną wszystkie glikany N, oraz glikany N wraz z najpowszechniejszymi cukrami rozbudowującymi i tworzącymi rdzeń glikanów O. Glikozydazy mają dodatkową zaletę w postaci łagodnego działania w porównaniu z chemicznymi metodami deglikozylacji, co pozwala zachować integralność zarówno cukrów, jak i szkieletu białkowego.
Aby wyjaśnić stopień zajętości (które aminokwasy są glikozylowane), zakres glikozylacji lub określić strukturę szczegółową glikanów, wymagane są bardziej zaawansowane techniki, takie jak spektrometria mas, chromatografia cieczowa lub NMR.
Ze względu na swoją prostotę, kilka kroków w niniejszym protokole można dostosować, zastąpić i/lub połączyć, aby sprostać różnym potrzebom eksperymentalnym. Jednakże, aby uzyskać wyniki, które można jednoznacznie zinterpretować, ważne jest zrozumienie jego mocnych i słabych stron. Po pierwsze, kluczowa jest specyficzność i czystość glikozydaz: należy używać wyłącznie dobrze scharakteryzowanych enzymów, które zostały przetestowane pod kątem braku proteaz i innych zanieczyszczeń o aktywności enzymatycznej. Niestety, nie istnieje standardowa definicja jednostki enzymatycznej dla glikozydaz; użytkownik powinien określić odpowiednie przeliczenie zgodnie ze specyfikacją producenta. Po drugie, niezbędny jest staranny wybór metody detekcji: a) Odczynniki do barwienia białek są użyteczne tylko wtedy, gdy deglikozylacja prowadzi do znacznej zmiany masy cząsteczkowej. Tak jednoznaczny wynik, jak pokazano tutaj, nie zawsze jest uzyskiwany. W innych przypadkach obserwowaliśmy nieprawidłową migrację po deglikozylacji (daleką od przewidywanej masy cząsteczkowej, a nawet wolniejszą migrację). Zjawisko to nie jest dobrze zrozumiane, ale można stwierdzić, że każda zmiana w migracji jest dowodem na to, że białko zostało poddane deglikozylacji. b) Detekcja cukrów za pomocą przeciwciał wiąże się z unikalnymi wyzwaniami ograniczającymi ich stosowalność. Generowanie ogólnych przeciwciał antyglikanowych jest bardzo trudne; są one zazwyczaj wytwarzane przeciwko złożonemu celowi glikanowemu, co ogranicza ich zastosowanie. Ponadto kilka monoklonalnych przeciwciał antyglikanowych wykazuje niepożądaną reaktywność krzyżową10. c) Lektyny (białka o wrodnym powinowactwie do cukrów) dobrze nadają się do detekcji cukrów, a dodatkowo dostarczają informacji o strukturze glikanu. Jednak nie wszystkie z nich charakteryzują się wąską specyficznością, a wiele jest jedynie częściowo scharakteryzowanych (co oznacza, że mogą one posiadać nieznane powinowactwa). W konsekwencji pozytywne barwienie lektynami stanowi wskazanie, a nie dowód obecności danego cukru. d) Zestawy do znakowania chemicznego (oparte na utlenianiu cukrów jodynianem) są metodą z wyboru do barwienia wszystkich glikoprotein, a zatem dobrze nadają się do monitorowania procesu deglikozylacji.
Podczas przetwarzania nieznanej próbki dobrą praktyką jest uwzględnienie kontroli glikoprotein. Fetuina jest łatwo dostępną glikoproteiną N- i O-zależną; dobrym wyborem jest również gonadotropina kosmiczna (obie podjednostki). Jako kontrolę negatywną można zastosować albuminę surowicy bydlęcej (BSA). Należy jednak zauważyć, że niektóre białka nieglikozylowane reagują słabo z Pro-Q Emerald 300, szczególnie w wysokich stężeniach. Standardy masy cząsteczkowej białek nieglikozylowanych, takie jak wstępnie zabarwiony marker białek użyty w tym protokole, mają tę zaletę, że tworzą wyraźne prążki. Jedno z tych białek (80 kDa) reaguje z Pro-Q Emerald 300 jedynie przypadkowo. W związku z tym użytkownik może chcieć zastosować zamiast niego drabinę standardów glikoprotein, np. Candy-Cane firmy Invitrogen.
Wreszcie, prosta detekcja glikoprotein nukleocytozolowych (zmodyfikowanych jedną cząsteczką O-GlcNAc) w żelu jest możliwa przy użyciu przeciwciała monoklonalnego, wraz z β-N-acetyloglukozaminidazą w celu kontroli specyficzności 11. Opis tej techniki wykracza poza zakres niniejszego artykułu, jednak należy o niej wspomnieć, ponieważ glikozydazy są użytecznymi narzędziami w badaniu wielu innych glikoprotein i glikokoniugatów występujących w komórkach. Kompleksowe omówienie wszystkich znanych form glikozylacji znajduje się w drugim wydaniu „Essentials of Glycobiology”, dostępnym bezpłatnie online w NCBI Bookshelf (Bookshelf ID: NBK1908; PMID: 20301239)12.