Glikozylacja jest istotną modyfikacją potranslacyjną obserwowaną w białkach1. Wiele procesów enzymatycznych reguluje modyfikację glikozylacji w organizmach komórkowych. Glikany są przyłączane do białek w wyniku tych procesów enzymatycznych, a białka poddane tej modyfikacji nazywane są glikoproteinami1. W białkach powszechnie obserwuje się dwa typy glikozylacji. O-glikozylacja to przyłączenie O-glikanów do łańcucha bocznego reszt aminokwasowych seryny lub treoniny. N-glikozylacja to przyłączenie N-glikanów do łańcucha bocznego reszty aminokwasowej asparaginy w białku.
Na strukturę, stabilność i fałdowanie białek mają wpływ przyłączenia glikanów2. Proces glikozylacji dramatycznie wpływa na funkcje białek, a glikoproteiny regulują wiele funkcji komórkowych w organizmach3,4. Na przykład silnie glikozylowane białka chronią swoje glikoproteiny przed degradacją proteolityczną5. Innym przykładem są glikany białek tarczycy, które regulują transport Tg i syntezę hormonów6,7. Aby wyjaśnić ich rolę w zdarzeniach komórkowych, wymagana jest dogłębna charakterystyka glikoprotein8.
Profile N-glikanów glikoprotein zmieniają się w sytuacjach chorobowych9,10,11,12. Profilowanie N-glikanów pochodzących z kluczowych glikoprotein lub płynów ustrojowych jest niezbędne do odkrycia nowych biomarkerów i zrozumienia zmian aktywności enzymatycznej w przypadkach choroby. Z drugiej strony, większość biofarmaceutyków białkowych to glikoproteiny, a ich profile glikanowe wpływają na skuteczność leków13. W związku z tym, akceptowalna metoda profilowania N-glikanów musi być przeprowadzona w celu opracowania odpowiednich biofarmaceutyków białkowych do stosowania u ludzi14.
Glycomics to rozwijająca się dyscyplina używana do identyfikacji i ilościowego określania struktur glikanów w cząsteczkach glikozylowanych15,16. Do profilowania glikanów gatunków glikozylowanych wykorzystano wiele metod, w tym NMR17 i MS18. Chromatografia cieczowa z oddziaływaniem hydrofilowym z detekcją fluorescencji (HPLC-HILIC-FLD) jest złotym standardem do profilowania N-glikanów pochodzących z glikoprotein19. Gdy strategia ta zostanie połączona z detekcją za pomocą spektrometrii mas, identyfikacja struktur N-glikanów może być łatwiejsza i bardziej wiarygodna. Większość znaczników fluorescencyjnych stosowanych w analizie N-glikanów ze spektrometrią mas ma niską wydajność jonizacji. Natomiast prokainamid zwiększa wydajność jonizacji N-glikanów, co służy do uzyskania wydajnych tandemowych widm masowych struktur N-glikanów20,21. Specyficzne fragmenty można uzyskać dzięki tej strategii za pomocą tandemowej spektrometrii mas do identyfikacji strukturalnej N-glikanów, takich jak rdzeń fukozylowany22 (proc-HexNAc1Fuc1) i typy dwudzielne23 (proc-Hex1HexNAc3, proc-Hex1HexNAc3Fuc1).
To badanie demonstruje prosty protokół profilowania N-glikanów glikoprotein za pomocą HILIC-FLD-MS/MS. Przedstawiona metoda obejmuje cztery etapy: (1) uwalnianie N-glikanów z glikoprotein, (2) znakowanie N-glikanów za pomocą znacznika prokainamidu, (3) oczyszczanie N-glikanów znakowanych prokainamidem oraz (4) analiza danych.