Mucyny są zwykle wytwarzane przez powierzchnie błon śluzowych, które wyściełają jamy wystawione na działanie środowiska zewnętrznego (np. układu oddechowego, pokarmowego, dróg rodnych, powierzchni oka), a także przez narządy wewnętrzne (np. trzustkę, woreczek żółciowy, gruczoły sutkowe). Obecność tych glikoprotein utrzymuje nawodnienie powierzchni i tworzy fizyczną barierę przed patogenami. Chociaż produkcja mucyny jest niezbędna dla zdrowia błony śluzowej, nadmierna koncentracja mucyny i/lub nieprawidłowe właściwości śluzu mogą prowadzić do niedrożności przewodów, kolonizacji bakteryjnej i przewlekłego stanu zapalnego, co może spowodować nieodwracalne uszkodzenie tkanek. Podobną kaskadę zdarzeń obserwuje się w kilku chorobach, np. mukowiscydozie1, przewlekłym zapaleniu ucha środkowego2 i zakażeniu szyjki macicy i pochwy3. Dlatego ważne jest, aby zrozumieć rolę mucyn w zdrowiu i chorobie oraz ustalić rutynowe protokoły identyfikacji białek.
Do tej pory zidentyfikowano 19 genów mucyn, które kodują duże łańcuchy polipeptydowe od 1 200 (np. MUC1) do 22 000 (np. MUC16) aminokwasów. Rodzinę genów mucyny można podzielić na dwa podtypy: mucyny związane z błoną, zaangażowane w sygnalizację komórkową i ekranowanie powierzchni, oraz mucyny tworzące żel, odpowiedzialne za lepkosprężyste właściwości żeli śluzowych. Mucyny związane z błoną są w większości monomeryczne i przyczepiają się do powierzchni komórki za pośrednictwem hydrofobowej domeny obejmującej błonę. W przeciwieństwie do tego, mucyny tworzące żel posiadają kilka domen podobnych do czynnika von Willebranda (vWF) i bogatych w cysteinę, które są niezbędne do tworzenia dynamicznych sieci polimerowych. Duże glkany są przyłączone do reszt seryny i treoniny rozmieszczonych w apomucynie. Te gęste oligosacharydy związane z O mogą przyczyniać się do 80% masy cząsteczkowej4. Wewnątrz- i międzycząsteczkowe wiązania dwusiarczkowe łączące monomery mucyny zapewniają integralność sieci żelu mucynowego. W wyniku ciężkiej glikozylacji i multimeryzacji mucyny należą do największych cząsteczek w świecie zwierząt i nie mogą być analizowane za pomocą standardowej elektroforezy żelowej przy użyciu konwencjonalnego żelu poliakrylamidowego SDS-PAGE i standardowych drabinek białkowych. Metody te rozpuszczają/rozdzielają białka o masie cząsteczkowej mniejszej niż 250 kDa, podczas gdy monomery mucyny mogą osiągać do 2 MDa w przypadku MUC16. Jednak drabinki białkowe o wysokiej masie cząsteczkowej mogą być używane do badania małych monomerów mucyny (tj. MUC1).
Do badania wielkości, budowy i interakcji mucyny można zastosować różne techniki. Tradycyjnie, biochemiczną charakterystykę mucyn uzyskuje się poprzez izolację mucyny poprzez izopikniczne wirowanie w gradiacji gęstości w buforze denaturującym, a następnie chromatografię wykluczającą wielkość i immunodetekcję (np. Blotting slotping)5. Dynamiczne i/lub wielokątowe rozpraszanie światła dostarcza informacji o stanie oligomerycznym próbek bogatych w mucynę1. Ponadto wirowanie strefowe w połączeniu z immunodetekcją i transmisyjną mikroskopią elektronową jest powszechnie stosowane do określania konformacji makrocząsteczkowej mucyn6. Spektrometria mas jest również wykorzystywana do ilościowego oznaczania mucyn, wykrywania rozszczepienia proteoliolitycznego i analizy składu oligosacharydów1,7,8. Takie techniki są kosztowne, czasochłonne i często wymagają dużych objętości i/lub wysokich stężeń próbki. Opisana tu metodologia, tj. separacja mucyny za pomocą elektroforezy, jest powtarzalna, tania i może być stosowana w badaniach wysokoprzepustowych w celu zapewnienia względnej kwantyfikacji mucyny i zbadania składania polimerów. Jednak ten test wymaga przeciwciał mucyny o wysokim powinowactwie i swoistości, które mogą nie być dostępne dla rzadkich mucyn (np. MUC19) lub niektórych gatunków (np. świni, fretki).
Western blotting agarozy jest odpowiedni do rozpoznawania szerokiej gamy próbek bogatych w mucynę o stężeniach od 50 μg/ml (np. płukanie komórek) do 5 mg/ml (np. plwocina). Test ten został wprowadzony w latach 90. i był wykonywany tylko w kilku specjalistycznych laboratoriach9,10. Początkowo technika ta pomogła zidentyfikować subpopulacje monomerów mucyny w ludzkich wydzielinach oddechowych11,12 i potwierdziła proces oligomeryzacji w komórkach kubkowych, który polega na tworzeniu dimerów w retikulum endoplazmatycznym, a następnie multimeryzacji dimerów w aparacie Golgiego13. Niedawne wytworzenie przeciwciał poliklonalnych przeciwko mysim mucynom ułatwiło badania na małych modelach zwierzęcych (np. z niedoborem mucyny, βENaC, mysimi modelami z OVA) i otworzyło nowe pole badań dla badań przedklinicznych testujących związki farmakologiczne mające na celu usuwanie śluzu z płuc14-17. W wyniku rosnącego zainteresowania biologią mucyny i wytwarzaniem nowych, bardziej specyficznych przeciwciał mucynowych, opisano w niniejszym artykule metodologię rozdzielania mucyn za pomocą elektroforezy w żelu agarozowym, transferu próżniowego do nitrocelulozy i detekcji dwukolorowej fluorescencji w podczerwieni.