Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
Click here for the English version

Chemistry

N-glycans 배열 개발 및 HIV 항 체의 항 암 치료 효소 합성 프로 파일링

Published: February 5, 2018 doi: 10.3791/55855

Summary

Glycan microarray를 개발 하 고 광범위 하 게 항 체를 중화 하는 HIV의 프로 파일링에 대 한 사용 설명 되는 산화 알루미늄 코팅 유리에 첨부 파일에 대 한 N-glycans의 합성에 모듈 접근 (ACG 슬라이드) 슬라이드.

Abstract

우리 N의 광범위의 빠른 준비를 위한 매우 효율적인 방법 제시-oligosaccharides (초과 20000 구조 추정) 인간 glycoproteins에 일반적으로 발견 되는 연결. 원하는 구조 다양성을 달성 하기 위해 전략 뒤에 3-O 및 6-O 에 그들의 stepwise α 선택적 glycosylations oligosaccharyl 불 소 단위의 세 종류의 화학 효소 합성 시작의 위치는 중요 한 β-mannoside 결합 하는 데 일반적인 코어 trisaccharide의만 노 오 스 잔류물. 우리는 더 HIV 항 체와 이종 ligand 상호 작용의 분석에 대 한 공유 혼합된 배열을 만드는 알루미늄 산화물 코팅 유리 (ACG) 슬라이드의 표면에 N-glycans를 첨부. 특히, 남자 (5)는 새로 고립 된 HIV-1 광범위 중화 항 체 (bNAb), PG9, 밀접 하 게 간격 둔된 남자5GlcNAc2 의 혼합물에의 바인딩 동작 및 2, 6-디-sialylated bi antennary 복잡 한 입력 N-glycan (SCT ) ACG 배열, 에이즈 백신 개발을 위한 효과적인 immunogen 디자인 가이드에 새로운 길을 엽니다. 또한, 우리의 ACG 배열 hetero ligand 바인딩 동작에 대 한 다른 HIV 항 체를 연구 하는 강력한 도구를 구현 합니다.

Introduction

N-glycans glycoproteins에 covalently에 연결 되는 아스파라긴 (Asn) 잔류물 합의 Asn-Xxx-Ser/Thr sequon의 단백질 구조, antigenicity, 가용성, 및 lectin 인식 등 여러 생물 학적 과정에 영향을 1 , 2. 화학 합성 N-연결 된 oligosaccharides 그들의 거 대 한 구조 마이크로 고 높은 분기 건축 때문에 중요 한 합성 챌린지를 나타냅니다. 보호의 신중한 선택 그룹 빌딩 블록, anomeric 센터, 및 발기인의 적절 한 사용에서 선택 달성의 반응성을 조정/activator(s) 복잡 한 oligosaccharides의 합성에서 핵심 요소입니다. 복잡 한이 문제를 해결 하려면 사전 N-glycan 합성 작품의 좋은 금액으로 알려졌다 최근3,4. 이러한 강력한 접근에도 불구 하 고 찾는 다양 한 N-glycans의 준비에 대 한 효과적인 방법 주요 도전 (~ 20000) 남아 있다.

에이즈-1 광범위 한 유전적 다양성 및 중화 항 체 응답에서 탈출 하는 능력의 급속 한 돌연변이 율 에이즈-15,6 에 대 한 안전 하 고 예방 백신을 개발 하는 가장 큰 과제 중 하나입니다. , 7. 에이즈를 사용 하 여 호스트 면역 반응을 피하기 위해 하나의 효과적인 전술 이다 봉투 당단백질 gp120 다양 한 N의 닢 glycosylation-호스트 glycosylation 기계8에서 파생 된 glycans 연결 9. 인간 미 발달 신장 (HEK) 293T 세포에서 재조합 단위체 HIV-1 gp120 glycosylation의 정확한 분석에 대 한 최근 보고서 제안 특성 셀 전용 패턴10 구조 microheterogeneity의 발생 , 11 , 12. 따라서 이해의 HIV-1 bNAbs glycan 특이성 필요 잘 특징이 gp120 N-glycan 구조 분석에 대 한 충분 한 수량에 관련.

Glycan microarray 기술 발견 제공 다양 한 탄수화물 묶는 단백질, 바이러스/박테리아 adhesins, 독 소, 항 체, 및 lectines13,14의 특이성의 높은 처리량 기반 탐사 . 기준점과 칩 기반 형태로 체계적인 glycans 배열 문제가 낮은 선호도 단백질 glycan 상호 작용 multivalent 프레 젠 테이 션15,16,,1718을 통해 결정 합니다. 이 칩 기반 glycan 배열 셀 인터페이스를 효과적으로 모방을 편리 하 게 나타납니다. 기술을 풍부 관련 된 기존의 배열 형식 고르지 못한 문제를 극복 하 고, 우리의 그룹 최근 개발 phosphonic 산-엔드 glycans를 사용 하 여 신호 강도 향상 하는 알루미늄 산화물 코팅 유리 (ACG) 슬라이드에 glycan 배열 동질성, 그리고 감도19,20.

Glycan epitopes 광범위 중화 항 체 (bNAbs) 새로 격리 된 에이즈-1의에 대 한 현재 이해를 개선 하기 위해, 우리는 N의 광범위의 준비에 대 한 매우 효율적인 모듈형 전략 개발-glycans21 연결 22 는 ACG에 인쇄할 슬라이드 ( 그림 1참조). 매우 강력한 bNAb PG9 HIV 분리 되었던의 이종 glycan 바인딩 동작의 특이 한 검출 감염 개인23,,2425를 제공 하는 프로 파일링 연구 에이즈-1 bNAbs ACG 배열에의 한 특이성

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1. 준비의 D1/D2 팔 모듈22

  1. 중간 2의 준비
    1. ( 그림 2, p-methoxyphenyl-O-2-acetamido-2-deoxy-β-D-glucopyranosyl-(1→2)-α-D-mannopyranoside (100mg, 0.204 mmol)에 표시 된) 15 mL 튜브에 재료 1 을 시작 무게와 트리 스 포함 하는 버퍼 (25 m m, pH 7.5)에 용 해 (MnCl2, 10 m m) 5mm의 최종 glycan 농도 달성 하기에 dichloride를 망간
    2. Uridine diphosphate 갈 락 토스 (UDP-Gal)의 2에 해당 추가 합니다.
    3. 효소 β-1, 4 galactosyl transferases 소 우유에서 150 단위를 추가 하 고 37 oC에 대해 15 h에서 혼합물을 품 어.
    4. N15 h, 얇은 층 크로마토그래피 (TLC) TLC 판에 반응 혼합물을 안보 여 시작 물자의 총 소비를 나타내는 수행, 개발-butanol/아세트산 산/물 (H2O) 1:1에서: 1의 비율 및에 의해 얼룩이 지는 가 열 뒤는 0.25 M 세 륨 암모늄 몰 리브 덴의 솔루션입니다. 다음에 90 oC 5 분 동안가 열 하 여 반응을 끄다.
    5. 3 분, 2,737 x g의 속도에서 반응 혼합물을 원심과 polyacrylamide 젤 열 상단에 상쾌한 로드 ( 재료의 표참조). 드 이온된 증류수를 사용 하 여 열을 elute 고 1-2 mL의 분수와 함께 제품을 수집 합니다.
    6. TLC26, n개발에 의해 수집 된 분수를 모니터링-butanol: H2소개할 초 산 1:1에서: 1 비율, 그리고 세 륨 암모늄 몰 리브 덴은 난방에 의해 다음의 솔루션에 의해 얼룩. 백색 분말으로27 중간 2 (115 mg, 86%)를 분수를 포함 하는 제품을 lyophilize. NMR28 및 질량 분광학29 (보조 데이터 파일을 참조)에 의해 제품 특징.
  2. 중간 3의 준비
    1. 재료 2 ( 그림 2, p-methoxyphenyl-O-β-D-galactopyranosyl-(1→4)-2-acetamido-2-deoxy-β-D-glucopyranosyl-(1→2)-α-D-mannopyranoside (80 mg, 0.122 mmol)과 같이) 15 mL 튜브에 시작 무게와 트리 스에서 해산 버퍼 (25 m m, pH 7.5) 포함 MnCl2 (10mm) 5 m m의 최종 glycan 농도 준비 하.
    2. 2 해당 guanosine 5'-diphospho-β-L-fucose disodium 소금 (GDP-Fuc)를 추가 합니다.
    3. 효소 α-1, 헬리코박터 파일로리 (Hp1-3FTΔ26695)에서 3 fucosyl transferases의 150 단위를 추가 하 고 37 oC에 대해 15 h에서 혼합물을 품 어.
    4. 1.1.4 단계를 따릅니다.
    5. 1.1.5 단계를 따릅니다.
    6. 백색 분말으로 단계 1.1.6 중간 3 (82 밀리 그램, 84%)를 따릅니다. NMR 및 질량 분광학 (보조 데이터 파일 참조) 제품 특징.
  3. 모듈 4 및 5의 준비
    1. 복합 2, p-methoxyphenyl-O-β-D-galactopyranosyl-(1→4)-2-acetamido-2-deoxy-β-D-glucopyranosyl-(1→2)-α-D-mannopyranoside (0.230 g, 0.360 mmol) 또는 복합 3 p-무게 methoxyphenyl-O-β-D-galactopyranosyl-(1→4)-[α-L-fucopyranosyl-(1→3)-2-acetamido-2-deoxy-β-D-glucopyranosyl]-(1→2)-α-D-mannopyranoside (0.100 g, 0.125 mmol) 25 mL 단일-목에 둥근 바닥 플라스 크 하 고 30 분 동안 진공에서 건조.
    2. 진공 플라스 크를 제거, 질소 가스와 함께 작성, 추가 자석 저 어 바, 고무 격 막으로 모자 하 고 질소 풍선 첨부.
    3. 0 oC. 볶음 600-700 rpm은 자력을 사용 하 여 실 온에서 12 h에 대 한 결과 반응에서 얼음 목욕에 플라스 크에 건조 pyridine의 7 mL 및 아세트산 무수 (Ac2O) 물 3 mL를 주사. 로타리를 사용 하 여 용 매를 증발 0-진공 압력에서 증발 50 oc.에서 10 mbar
    4. Dichloromethane (DCM) 30 mL를 사용 하 여 원유 혼합물을 희석 하 고 포화 수성 나트륨 수소 탄산염 (NaHCO3)와 추출 (2 x 20 mL) 50 mL separatory 깔때기로.
    5. 다시 DCM (3 x 15 mL)와 수성 층을 추출 하 고 황산에 결합 된 유기 레이어를 건조. 여과 의해 나트륨 황산 염을 제거 하 고 DCM (5 mL)로 씻어. 40 oc.에서 400 mbar 진공 압력에서 회전 증발 기를 사용 하 여 용 매를 증발
    6. 실리 카 침대 위에 DCM의 2 개 mL를 원유 혼합물의 솔루션을 로드 합니다.
    7. 톨루엔과 아세톤 톨루엔에 0-20% 아세톤에서를 포함 하는 혼합 열을 elute 고 5-10 mL의 분수를 수집 합니다.
    8. TLC (단계 1.1.4 1.1.6)에 의해 수집 된 분수 톨루엔/아세톤과 개발 모니터링 (7/3), 그리고 세 륨 암모늄 몰 리브 덴의 솔루션 얼룩 난방 뜨거운 접시에.
    9. 분수 회전 증발 기를 사용 하 여 각각 72%와 85% 수율에 하얀 거품으로 원하는 제품을 얻을 수 있는 제품을 증발.
    10. 이기의 7 mL으로 제품을 분해: 톨루엔: H2O는 4에서: 2:1 비율 25 mL 둥근 바닥 플라스 크에.
    11. 0 o얼음 목욕을 사용 하 여 C에 냉각 하는 동안 세 륨 암모늄 질산염 (2 항목)를 추가 합니다. ~ 500-800 rpm에서 3 h에 대 한 실 온에서 반응을 저 어.
    12. TLC 나타냅니다 시작 물자의 총 소비 후 (TLC 톨루엔/아세톤과 개발 (7/3) 254에서 UV 흡 광도 의해 시각화 하는 nm 또는 세 륨 암모늄 몰 리브 덴은 난방에 의해 다음의 솔루션 얼룩), 반응 혼합물을 희석 에틸 아세테이트 (30 mL) 및 H2O 추출 (15 x 2 mL)
    13. 포화 염화 나트륨 (NaCl) 솔루션의 5 mL와 결합 된 유기 레이어를 추출 합니다.
    14. 40 oc.에서 240 mbar 진공 압력에서 회전 증발 기를 사용 하 여 용 매를 증발
    15. 실리 카 침대 위에 DCM의 2 개 mL를 원유 제품의 솔루션을 로드 합니다. 톨루엔과 아세톤 (0-톨루엔 아세톤 20%)를 포함 하는 혼합 열을 elute 고 5-10 mL의 분수를 수집 합니다. TLC, 톨루엔/아세톤과 개발에 의해 수집 된 분수를 모니터링 (7/3).
    16. 화이트 폼으로 원하는 제품 77 mbar 진공 40 oC에서 회전 증발 기를 사용 하 여 제품 포함 된 분수를 증발.
    17. 25 mL 단일 목 둥근 바닥 플라스 크에 멋진-30 oc. DCM의 10 mL에 각각 알콜 분해
    18. Diethylaminosulfur trifluoride (DAST, 2에 해당)를 추가 합니다. -30 oC 2 h에서 반응 혼합물을 저 어.
    19. TLC 나타냅니다 시작 물자의 소비 후 (TLC 톨루엔/아세톤과 개발 (4/1) 254에서 UV 흡 광도 의해 시각화 하는 nm 또는 세 륨 암모늄 몰 리브 덴은 난방에 의해 다음의 솔루션 얼룩), DCM (30 mL)와 반응 혼합물을 희석 세척 포화 NaHCO3 (15 x 2 mL).
    20. 포화 NaCl 솔루션의 5 mL와 결합 된 유기 레이어를 추출, 추가 무수 황산 마그네슘으로 건조, DCM (5 mL)와 함께 세척을 다음 혼합물 및 필터링 100 mL 단일 목 둥근 바닥 플라스 크에 수집 합니다.
    21. 40 oc.에서 400 mbar 진공 압력에서 회전 증발 기를 사용 하 여 용 매를 증발
    22. 실리 카 침대 위에 DCM의 2 mL에 원유 제품의 솔루션을 로드 합니다. 톨루엔과 아세톤 (톨루엔에 0-20% 아세톤)의 혼합물 및 5-10 mL의 수집 분수 열 elute
    23. TLC, 톨루엔/아세톤과 개발에 의해 수집 된 분수를 모니터링 (7/3).
    24. 분수 회전 증발 기를 사용 하 여 원하는 제품 4, [2,3,4,6-O-tetraacetyl-β-D-galactopyranosyl]-(1→4)-[3,6-O-diacetyl-2-acetamido-2-deoxy-β-D-glucopyranosyl]-(1→2)-3,4,6-를 포함 하는 제품을 증발 O-triacetyl-α-D-mannopyranosyl 불 소 2 단계 (54%)와 5, [2,3,4,6-O-tetraacetyl-β-D-galactopyranosyl]-(1→4)-[2,3,4-O-triacetyl-α-L-fucopyranosyl-(1→3)-3,6-O-diacetyl-2-acetamido-2-deoxy-β-D-glucopyranosyl]-(1→2)- 화이트 솔리드로 3,4,6-O-triacetyl-α-D-mannopyranosyl 불 소 2 단계 (67%).
    25. NMR 및 질량 분광학 (보조 데이터 파일 참조) 제품 특징.

2입니다. Glycan 10의 준비

  1. Intermidiate 7의 준비
    1. 25 mL 단일 목 둥근 바닥 플라스 크에 실버 triflate (AgOTf) (0.039 g, 0.155 mmol), bis(cyclopentadienyl)hafnium(IV) dichloride (Cp2HfCl2) (0.041 g, 0.108 mmol)를 무게, 30 분을 위한 schlenk 선 진공에서 건조에서 그것을 제거 합니다 진공, 하 고 질소 가스와 함께 그것을 채우십시오.
    2. 포함 된 AgOTf 및 Cp2HfCl2플라스 크에는 갓 말린된 4 Å 분자 체 (0.2 g)를 옮기십시오, 자석 저 어 바, 즉시, 심장 모자 더하고 a 질소 풍선 추가.
    3. 마른 유리 주사기는 플라스 크에 3 mL 건조 톨루엔을 전송. 실 온에서 1 h 반응 혼합물을 저 어 하 고 0 oc.에 냉각
    4. 4 (그림 2, g 0.043 0.046 mmol) 기증자 및 수락자 6, 5-Azidopentyl-O-2-O-acetyl-4,6-O-benzylidine-β-D-mannopyranosyl-(1→4)-O-(3,6-di-O-benzyl-2-deoxy-2-(2,2,2-trichloroethoxy)의 솔루션을 주입 0에서 10 mL 주사기를 사용 하 여 심장 통해 플라스 크에 3 mL 톨루엔에 carbonylamino-β-D-glucopyranosyl)-(1→4)-O-3,6-di-O-benzyl-2-deoxy-2-(2,2,2-trichloroethoxy)carbonylamino-β-D-glucopyranoside (그림 3, 0.045 g, 0.031 mmol) o C. 3 h에 대 한 실 온에서 반응 혼합물을 저 어.
    5. TLC 나타냅니다 시작 물자의 소비 후 (TLC, DCM/아세톤 (8.5/1.5)으로 개발 하 고 254에서 UV 흡 광도 의해 시각화 nm 또는 세 륨 암모늄 몰 리브 덴은 난방에 의해 다음의 솔루션 얼룩), 주입 10는 반응이 끄다 triethyl 아민 등가물
    6. 50 mL 둥근 바닥 플라스 크에 celite 침대를 통해 분자 체를 필터링 하 고 추가의 에틸 아세테이트 10 mL로 씻어. 수성 NaHCO3 (2 x 20 mL) 50 mL separatory 깔때기에 포화 솔루션과 결합 된 유기 레이어를 추출 합니다. 에틸 아세테이트 (3 x 15 mL)와 수성 층을 추출 합니다.
    7. 포화 NaCl 솔루션 (5 mL)와 결합 된 유기 레이어를 추출, 무수 황산 마그네슘을 사용 하 여 그것을 건조, 마그네슘 황산 염 제거, 에틸 아세테이트 (3 x 15 mL), 세척 및 100 mL 둥근 바닥 플라스 크에 여과 액을 수집 하는 혼합물을 필터링.
    8. 40 oc.에서 240 mbar 진공 압력에서 회전 증발 기를 사용 하 여 용 매를 증발
    9. 실리 카 침대 열 위에 DCM에서 원유 제품의 솔루션을 로드 합니다. DCM 및 아세톤 (DCM에 0-10% 아세톤)를 포함 하는 혼합 열을 elute 고 5-10 mL의 분수를 수집 합니다.
    10. TLC, DCM/아세톤 (8.5/1.5)과 개발에 의해 수집 된 분수를 모니터링 합니다. 증발 얻을 intermidiate 7, 5-Azidopentyl-O-{[2,3,4,6-O-tetraacetyl-β-D-galactopyranosyl]-(1→4)-[3,6-O-diacetyl-2-acetamido-2-deoxy-β-D-glucopyranosyl]-(1→2)-[회전 증발 기를 사용 하 여 제품을 포함 하는 분수 3,4,6-O-triacetyl-α-D-mannopyranosyl]}-(1→3)-[2-O-acetyl-4,6-O-benzylidine-β-D-mannopyranosyl-(1→4)-O-(3,6-di-O-benzyl-2-deoxy-2-(2,2,2-trichloroethoxy)carbonylamino-β-D-glucopyranosyl)-(1→4)-O-3,6-di-O-benzyl-2-deoxy-2-( 2,2,2-trichloroethoxy) carbonylamino-β-D-glucopyranoside (0.052 g, 70%), 하얀 거품으로.
    11. NMR 및 질량 분광학 (보조 데이터 파일 참조) 제품 특징.
  2. Intermidiate 8의 준비
    1. 25 mL 단일 목 둥근 바닥 플라스 크에 hexasaccharide 7 (그림 3, 0.040 g, 0.016 mmol) 무게를 다 십시오, 1 시간에 대 한 진공에서 건조, 진공에서 그것을 제거, 질소 가스와 함께 작성, 추가 자석 저 어 바 하 고 고무 격 막으로 모자.
    2. Acetonitrile:methanol (MeOH) (2:1 비율)의 3 mL 플라스 크에 전송 합니다.
    3. 추가 p-톨루엔 술 폰 산 토스 (0.001 g, 0.008 mmol) 반응 플라스 크와 볶음 5 h 800 rpm에 반응으로.
    4. TLC 나타냅니다 시작 물자의 소비 후 (TLC, DCM/아세톤 (8.5/1.5)으로 개발 하 고 254에서 UV 흡 광도 의해 시각화 nm 또는 세 륨 암모늄 몰 리브 덴은 난방에 의해 다음의 솔루션 얼룩), 주입 10는 반응이 끄다 triethyl 아민 등가물
    5. 337 40 oc.에 진공 압력 mbar에서 회전 증발 기를 사용 하 여 용 매를 증발
    6. DCM의 약 2 mL와 함께 원유 혼합물을 녹이 고 실리 카 침대 위에 그것을 로드.
    7. DCM (DCM에 0-10% 아세톤) 아세톤의 혼합물 및 5-10 mL의 수집 분수 열 elute TLC, DCM/아세톤 (8.5/1.5)과 개발에 의해 수집 된 분수를 모니터링 합니다. 400 mbar 진공 및 40 oc.에서 회전 증발 기를 사용 하 여 용 매를 증발
    8. 중간 8, 5에 게 감소 된 압력 하에서 잔류물을 건조-Azidopentyl-O-(2-O-acetyl-3,4,6-tri-O-benzyl-ced pressure to give →3)-2-O-아 세 틸-4, 6-O-benzylidine-β-D-mannopyranosyl-(1→4)-O-(3, 6- di-O-benzyl-2-deoxy-2-phthalimido-β-D-glucopyranosyl)-(1→4)-O-3,6-di-O-benzyl-2-deoxy-2-phthalimido-nzyl-2-deoxy-2-phth. (그림 3, 0.022 g, 57%)으로 백색 고체. NMR 및 질량 분광학 (보조 데이터 파일 참조) 제품 특징.
  3. Intermidiate 9의 준비
    1. Intermidiate 9 (그림 3)의 준비 5 (0.015 g, 13.2 µmol) 기증자 및 수락자 8 (그림 3, 0.020 g, 8.80 µmol)를 사용 하 여 달성 되었다.
    2. AgOTf (0.011 g, 44.1 µmol) 및 Cp2HfCl2 (0.012 g, 30.8 µmol)는 promotors로 사용 되었다.
    3. 2.1.1 하 2.1.10 중간 9, 5를 단계-Azidopentyl-O-{[2,3,4,6-O-tetraacetyl-β-차원-galactopyranosyl]-(1→4)-[3,6-O-diacetyl-2-acetamido-2-deoxy-β-차원-glucopyranosyl]-(1→2)-[3,4,6-O-triacetyl-α-차원-mannopyranosyl]} -(1→3)-{2,3,4,6-O-tetraacetyl-β-D-galactopyranosyl]-(1→4)-[2,3,4-O-triacetyl-α-LS160fucopyranosyl-(1→3)-3,6-O-diacetyl-2-acetamido-2-deoxy-β-D-glucopyranosyl]-(1→2)-3,4,6-O-triacetyl-α-D-mannopyranosyl}-(1→6)-[2- O-acetyl-β-D-mannopyranosyl-(1→4)-O-(3,6-di-O-benzyl-2-deoxy-2-(2,2,2-trichloroethoxy)carbonylamino-β-D-glucopyranosyl)-(1O-benzyl-2-deoxy-2-(2,2,2-trichloroethoxy)carbonylamino-β-D-glucopyranosyl)-D-glucopyra (0.010 g, 34%), as 흰 거품입니다.
  4. 글로벌 deprotection intermidiate의
    1. 화합물 9 (0.010 g, 2.9 µmol) 25 mL 단일 목 둥근 바닥 플라스 크에 달아 자석 저 어 바, 고무 격 막으로 모자를 추가 하 고 질소 풍선 첨부.
    2. 전송 2 mL의 1, 4 dioxane: H2O (4:1) 플라스 크에. 플라스 크에 수산화 리튬 (LiOH) (0.005 g, wt. 50%)를 추가 합니다. 90-100 oC 12 h에서 반응 혼합물을 저 어 하 고 실시간에 냉각
    3. 회전 증발 기를 사용 하 여 용 매를 증발 건조 한 진공 1 시간에 대 한 아래 플라스 크, 질소 그것을 채울, 진공 매니폴드에서 제거 그리고 고무 격 막으로 모자.
    4. 실시간에 12 h 0 oC. 볶음 반응 혼합물에서 10 mL 주사기를 사용 하 여 심장 통해 플라스 크에 건조 pyridine와 아세트산 무수 물 2 mL 4 mL를 주입
    5. 0-10 mbar 진공 압력 50 oc.에서 회전 증발 기를 사용 하 여 용 매를 증발
    6. DCM의 30 mL를 사용 하 여 원유 혼합물을 녹이 고 포화 수성 NaHCO3 (2 x 20 mL) 50 mL separatory 깔때기에 솔루션을 추출.
    7. 다시 DCM (3 x 15 mL)와 수성 층을 추출 합니다. 로터리 증발 기를 사용 하 여 용 매를 증발.
    8. DCM의 C18 실리 카 침대 위에 약 2 mL에 제품의 솔루션을 로드 합니다. 물과 메탄올의 혼합물으로 열 elute (0-100% 물에 메탄올의) 5-10 mL의 수집.
    9. 제품 분수를 수집 하 고 흰 거품으로 원하는 제품을 감압에서 증발.
    10. 제품 25 mL 둥근 바닥 플라스 크에에서 건조 메탄올의 5 mL에 녹이 고 고무 격 막으로 모자.
    11. 나트륨 methoxide 메탄올에 쿨 (NaOMe)의 0.1 mL 0 oC 얼음 목욕을 사용 하 여 전송 하 고 12 h에 대 한 혼합물을 저 어.
    12. 회전 증발 기를 사용 하 여 용 매를 제거 하 고 건조 한 높은 진공 아래 제품.
    13. 메탄올의 5 mL에 원유 제품 분해: H2소개할 초 산 (6:3:1).
    14. 팔라듐 수산화 (Pd(OH)2) 추가 (50 wt %) 15 h 수소 풍선을 사용 하 여 수소 분위기에서 반응 저 어.
    15. 필터 celite 침대를 통해 반응 및 dd 물 2 mL 뒤 2ml 메탄올으로 세척.
    16. 로터리 증발 기를 사용 하 여 용 매를 증발.
    17. 물 약 1 mL로 원유 혼합물을 녹이 고 polyacrylamide 젤 침대 위에 로드 ( 재료의 표참조). 물으로 제품을 elute 고 1-2 mL의 분수를 수집 합니다.
    18. TLC에 의해 수집 된 분수를 모니터링, n개발-butanol: H2소개할 초 산 (1:1:1).
    19. 제품 분수를 수집 하 고 얻을 원하는 제품 10, 5-Aminopentyl-β-D-galactopyranosyl-(1→4)-2-acetamido-2-deoxy-β-D-glucopyranosyl-(1→2)-α-D-mannopyranosyl]-(1→3),-[β-D-galactopyranosyl-(1→4)-(lyophilize α-L-fucopyranosyl-(1→3)-2-2-acetamido-2-deoxy-β-D-glucopyranosyl)-(1→2)-α-D-mannopyranosyl]-(1→6)-β-D-mannopyranosyl-(1→4)-2-acetamido-2-deoxy-β-D-glucopyranosyl-(1→4)-2-acetamido-2-deoxy-β-D-glucopyranoside (0.002 g, 36%), as a 백색 분말입니다.
    20. NMR 및 질량 분광학 (보조 데이터 파일 참조) 제품 특징.

3. Phosphonic 산 꼬리19,22 와 Glycans의 준비

  1. 5 mL 둥근 바닥 플라스 크에 각각 glycan (2-5 µmol) 무게를 다 십시오, 자기 저 어 바, 추가 하 고 고무 격 막으로 모자.
  2. 갓 말린된 dimethylformamide의 400 µ L를 전송 합니다.
  3. 추가 [2 (2 (2 (bis (benzyloxy) phosphoryl) ethoxyethoxy) 에틸 (2, 5-dioxopyrrolidin1-yl) 탄산] (10 월 25 일 µmol, 집에서 준비) glycan 솔루션. 5 h 800 rpm에 혼합물을 저 어.
  4. 로터리 증발 기를 사용 하 여 40 oc.에 5-10 mbar 진공 압력에서 용 매를 증발
  5. 물 0.5 mL에 반응 혼합물을 녹이 고 polyacrylamide 젤 침대의 상단에 로드 ( 재료의 표참조). 물을 사용 하 여 제품을 elute 고 1-2 mL의 분수를 수집 합니다.
  6. TLC26에 의해 수집 된 분수를 모니터링 합니다. 반응 혼합물 TLC 판에 고 0.25 M 세 륨 암모늄 몰 리브 덴;의 얼룩 솔루션 추가 뜨거운 접시를 사용 하 여 난방에 의해 따라. 분수를 포함 하는 제품을 수집 하 고 백색 분말으로 원하는 제품을 lyophilize.
  7. 물 2 mL에 제품을 분해 하 고 Pd (OH)2 (체중 50%)를 추가 합니다. 15 h 수소 풍선을 사용 하 여 수소 분위기에서 800 rpm에 반응을 저 어.
  8. 플럭스 소 침대를 통해 반응 필터 및 다음 드 이온화 증류수 2 mL 2ml 메탄올으로 세척. 40 oc.에서 300 mbar 진공 압력에서 회전 증발 기를 사용 하 여 용 매를 증발
  9. 물 약 1 mL로 원유 혼합물을 녹이 고 polyacrylamide 젤 침대 위에 로드 ( 재료의 표참조).
  10. 물으로 제품을 elute 고 1-2 mL의 분수를 수집 합니다. TLC26에 의해 수집 된 분수를 모니터링 합니다. Lyophilize 분수 (액체 질소를 사용 하 여 제품을 동결 후 진공 상태에서 lyophilizer에) 백색 분말으로 원하는 제품을 얻을. NMR 및 질량 분광학 (보조 데이터 파일 참조) D2O를 용 매로 사용 하 여 제품 특징.

4. Glycan 배열

  1. 알루미늄의 준비 코팅 유리 슬라이드 (ACG 슬라이드) 19 , 20 , 22
    참고: 알루미늄 코팅 유리 슬라이드의 제작 얇은 필름 기술, 계측 기술 연구 센터와 국가 적용 연구 실험실, Hsinchu 과학 공원, 대만에서 이루어졌다.
    1. 코팅된 슬라이드 팩, 진공 물개 NAO의 형성을 방지 하 고 유지 하도록 표면 양극에 대 한 전기 화학 반응까지 봉인.
  2. 알루미늄의 표면 양극 코팅 유리 슬라이드 19 , 20 , 22
    1. 4 ° c.에 온도 제어 인큐베이터를 설정 0.3 M 옥살산 용액을 준비 하 고 얼음 목욕에서 그것을 유지. 500 mL 비 커, 자력 바 추가.
    2. 500 mL 비 커에 0.3 M 옥살산을 전송 하 고 솔루션으로 음극 10 cm 오랫동안 백 금 막대 배치. 계속 양극 과정 전반에 걸쳐 옥살산 (300 rpm)에 감동.
    3. 실험실 추적 소프트웨어 설정, 클릭 "설정" 버튼 다음 "선택 청소 전압 기능." 시작 설정 및 전압 25.8 V, 100, 1, 준수 점의 수를 중지 및 지연 1200 ms를 청소 클릭 하십시오 "확인."
    4. 음극으로는 알루미늄 코팅 유리 면을 클램프. "테스트 실행된" 버튼을 클릭 합니다. 전류 측정 (8 ~ 10 mA)를 관찰 합니다.
    5. 표면 양극, 후 슬라이드 더블 증류수로 깨끗이 세척 하 고 질소 가스로 건조 제거 한 다음 추가 사용까지 30% 상대 습도 챔버에 저장.
  3. 제조의 ACG glycan microarray 22
    1. 10 m m 농도에서 에틸렌 글리콜에서 모든 여러차례 glycans (나 사이)의 100 µ L를 개별적으로 준비 합니다.
    2. 100 μ M 농도 만들기 위해 인쇄 버퍼 (80% 에틸렌 글리콜 및 20% 드 이온된 수) 위의 glycan 희석.
    3. Hetero-리간드 연구를 위해 개별 나-사이 glycans의 5 µ L를 준비 하 고 각각 5 µ L 남자5GlcNAc2 (1:1 비율)의 추가.
    4. 로봇에 의해 인쇄 microarrays 핀 ( 재료의 표참조) 0.6의 증 착에 의해 ACG에 이전 준비 glycans의 nL 슬라이드31.
    5. 바인딩 분석 결과 전에 습도 제어 건조 상자에 인쇄 된 슬라이드를 저장 합니다.
  4. 에이즈-1 광범위 중화 항 체 PG9의 glycan epitopes를 매핑 22
    1. 1 mL BSA 포함 준비 PBST 버퍼, 3 %w / v.
    2. 70 µ L PG9의 준비 (50 µ g/mL) PBST 버퍼에서 (BSA 포함 PBST 버퍼, 3 %w / v).
    3. 당나귀 안티 인간 IgG (알 렉 사 Fluor 647 활용) 2 차 형광 태그 항 체의 120 µ L를 준비 PBST 버퍼에 50 µ g/mL (BSA 포함 PBST 버퍼, 3 %w / v) 어둠 속에서.
    4. 1 차적인 항 체 (PG9)와 1:1 비율 (60 µ L 각) 항 체 2 차 형광 태그 믹스. 4 ° c.에 30 분 동안 premixed 항 체를 품 어
    5. 16 웰 스도 나누어져 있는 슬라이드 인큐베이션 챔버에 ACG 슬라이드를 로드 합니다. Glycan 배열에 premixed 항 체의 100 µ L를 전송 하 고 16 h 4 ° C에서 품 어.
    6. 피펫으로 premixed 항 체 밖 으로입니다. 슬라이드 배양 챔버를 제거 합니다.
    7. PBST 버퍼에 슬라이드를 먼저 씻어 (PBS와 0.05% 트윈-20), 뒤에 드 이온된 수와 스핀 2000 x g에서 건조.
    8. Microarray 이미지 분석 소프트웨어를 엽니다 ( 재료의 표참조). 기준점과 기능 아래로 슬라이드를 삽입 합니다.
    9. "설정" 메뉴에서 클릭, 이미지 해상도, 픽셀 당 5 µ m와 파장 635에를 설정 PMT450와 100% 전원 nm.
    10. 슬라이드 이미징 시작 하려면 "검색" 버튼을 클릭 합니다.
    11. Tif 형식에 스캔 이미지를 저장 하려면 "파일" 아이콘을 클릭 합니다.
    12. 소프트웨어 사용자 가이드32에 따라 이미지 분석을 수행 합니다.
    13. 형광의 전체 강도 계산 하 고 이미지 처리 소프트웨어33 를 사용 하 여 설명 ( 재료의 표참조).
      참고: 여기, 모든 데이터 요소에 대 한 평균 백분율 오차 오차 막대에 의해 제공 됩니다.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

다양 한 N-glycans의 합성에 대 한 모듈형 화학 효소 전략은 그림 1에 표시 됩니다. 전략은 다양성 α-특정 mannosylation는 3-O 및 6-O 에 다음 세 가지 중요 한 모듈의 화학 효소 합성 하 여 처음에 만들 수 있습니다는 사실에 근거한 일반적인만 노 오 스 잔류물의 위치 trisaccharide Nglycans의 핵심. Bi-트라이-, tetra antennary 복합 형식 N-glycan 구조의 구조 다양성을 고려 하면 우리 oligosaccharyl 기증자와 함께 사전 설치 된 알 킬 handlecould 코어 trisaccharides 수락자로 시작 사용할 수 믿 었 다 원하는 구조 다양성 (그림 1)을 생성 하는 재료. Glycosyl 불 기증자 복잡 한 glycan 도서관 건물에 적용은 입증 되었습니다 이전21.

우리의 전략의 효과 보여, bi antennary 이성질체 구조 (10, 그림 3) 합성에 선정 됐다. D1 팔 안테나 4 와 d 2 팔 안테나 5 glycan 10 의 큰 비늘 화학 효소 방법으로 생성 했다. 특히,이 당 수락자 1 했다 효소 galactosylated trisaccharide 2를 β-1, 4-galactosyltransferase 및 uridine 5'-diphosphogalactose (UDP-Gal)을 사용 하 여. 다음, 중간 2 α-1, 헬리코박터 파일로리 (Hpα1, 3 피트) 원하는 tetrasaccharide 3줄에서 3 fucosyltransferase의 존재에 GlcNAc 3-O 위치에 fucosylated 이었다. 핵심 화학 결 찰, 빌딩 블록 23 은 첫 번째 peracetylated, 및 줄이는 끝 p-methoxy 페 놀 그룹 제거 되었습니다. 마지막으로, 불 소를 원하는 모듈 45, 각각 DAST 존재 설치 된 (그림 2).

원하는 모듈을 손에 우리 다음 진행 4 코어 trisaccharide 6 triflate와 각각 hexasaccharide 7 제공 하기 위해 hafnocene dichloride 촉매에서의 stereoselective 3-O glycosylation (그림 3). 그 4, 6-오 마스킹 제거 촉매 p를 사용 하 여 benzylidene 보호-톨루엔 술 폰 산 (p-TSA). 불 소 모듈 5 필요한 decasaccharide 9를 달성 하기 위해 비슷한 실험 조건 하에서 반응 했다 그것의 반응성, 기본 6- 8 의 오의 활용. 마지막으로, 글로벌 deprotection glycan 10, NMR 및 질량 분광학 (보조 데이터 파일 참조)를 사용 하 여 특징 추가 했다를 위해 수행 되었습니다.

줄이는 끝 pentyl 아민 꼬리를 포함 하는 Glycans phosphonic 산 링커 수정 되었고 phosphonate 화학 (그림 4)을 통해 ACG 표면에 부착 된. 마지막으로, HIV-1 bNAb에서 PG9 PG9 에이즈-1 gp120 표면 (그림 5)의 V1/V2 루프에 인접 한 heteroglycans 작용할 처음으로 보여 호모 및 이종 glycans 배열을 사용 하 여 자사의 glycan 특이성에 대 한 상영 되었다.

Figure 1
그림 1: N-glycans의 준비에 대 한 일반 모듈 전략. (A) N-glycans이이 전략에 의해 생성 된 인간의 glycoproteins에 일반적으로 발생 하는 수가 초과 20, 000으로 추정 된다. (B) α-seletive glycosylations 사용할 수 있는이 화학 효소 접근 방식에 의해 준비 하는 모듈의 3 종류. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.

Figure 2
그림 2: 모듈의 Chemoenzymatic 합성. i, UDP-갈 락 토스, β 1, 4-GalT, 15 h, 86%; ii, GDP-fucose, α 1, 3-FucT, 15 h, 84%; iii, (1) Ac2O, pyridine, RT, 12 h; (1) 수, ACN: 톨루엔: H2O, (3) DAST, 채널2Cl2, C. 수-30 o: 질 산 암모늄 세 륨; DAST: Diethylaminosulfur trifluoride입니다.
제품 명칭: 1, p-methoxyphenyl-O-2-acetamido-2-deoxy-β-D-glucopyranosyl-(1→ 2)-α-D-mannopyranoside; 2, p-methoxyphenyl-O-β-D-galactopyranosyl-(1→4)-2-acetamido-2-deoxy-β-D-glucopyranosyl-(1→2)-α-D-mannopyranoside; 3, p-O-β-D-galactopyranosyl-(1→4)-[α-스캔들-fucopyranosyl-(1→3)-2-acetamido-2-deoxy-β-차원-glucopyranosyl]-(1→2)-α-차원-mannopyranoside-methoxyphenyl; 4, [2,3,4,6-O-tetraacetyl-β-D-galactopyranosyl]-(1→4)-[3,6-O-diacetyl-2-acetamido-2-deoxy-β-D-glucopyranosyl]-(1→2)-3,4,6-O-triacetyl-α-D-mannopyranosyl 불 소; 5, [2,3,4,6-O-tetraacetyl-β-D-galactopyranosyl]-(1→4)-[2,3,4-O-triacetyl-α-L-fucopyranosyl(1→3)-3,6-O-diacetyl-2-acetamido-2-deoxy-β-D-glucopyranosyl]-(1→2)-3,4,6-O-triacetyl-α-D-mannopyranosyl 불 하시기 바랍니다 여기를 클릭 보기를 이 그림의 더 큰 버전.

Figure 3
그림 3: 핵심 수락자 D1/D2 팔 모듈의 화학 glycosylation. , 4, AgOTf, Cp2HfCl2, 톨루엔, 4 Å MS 0 oC rt, 70%; ii, p-TSA, 이기, RT, 57%; iii, 5, AgOTf, Cp2HfCl2, 톨루엔, 4 Å MS 0 oC rt, 34%; 4, (1) LiOH, 1, 4-dioxane: H2O; 90 oC, 12 h; (2) Ac2O, pyridine, 12 h; (3) NaOMe, MeOH, 12 h; (4) Pd(OH)2, MeOH: H2O: HCOOH (5:3:2), H2, 36%. AgOTf: 실버 trifluromethanesulfonate; Cp2HfCl2: Bis (cyclopentadienyl) 하프늄 dichloride, MS: 분자 체, 제품 명칭: 7, 5-Azidopentyl-O-{[2,3,4,6-O-tetraacetyl-β-D-galactopyranosyl]-(1→4)-[3,6-O-diacetyl-2- acetamido-2-deoxy-β-D-glucopyranosyl]-(1→2)-[3,4,6-O-triacetyl-α-D-mannopyranosyl]}-(1→3)-[2-O-acetyl-4,6-O-benzylidine-β-D-mannopyranosyl-(1→4)-O-(3,6-di-O-benzyl-2-deoxy-2-(2,2,2-trichloroethoxy) carbonylamino-β-D-glucopyranosyl)-(1→4)-O-3,6-di-O-benzyl-2-deoxy-2-(2,2,2-trichloroethoxy)carbonylamino-β-D-glucopyranosid. 8, 5-Azidopentyl-O-(2-O-아 세 틸-3,4,6-트라이-O-benzyl-α-D-mannopyranosyl-(1→3)-2-O-acetyl-4,6-O-benzylidine-β-D-mannopyranosyl-(1→4)-O-(3,6-di-O-benzyl-2-deoxy-2-phthalimido-β-D-glucopyranosyl)-(1→4)-O-3,6- di-O-benzyl-2-deoxy-2-phthalimido-β-D-glucopyranoside. 9, 5-Azidopentyl-O-{[2,3,4,6-O-tetraacetyl-β-D-galactopyranosyl]-(1→4)-[3,6-O-diacetyl-2-acetamido-2-deoxy-β-D-glucopyranosyl]-(1→2)-[3,4,6-O-triacetyl-α-D-mannopyranosyl]}-(1→3)-{2,3,4,6- O-tetraacetyl-β-D-galactopyranosyl]-(1→4)-[2,3,4-O-triacetyl-α-LS160fucopyranosyl-(1→3)-3,6-O-diacetyl-2-acetamido-2-deoxy-β-D-glucopyranosyl]-(1→2)-3,4,6-O-triacetyl-α-D-mannopyranosyl}-(1→6)-[2-O-acetyl-β-D-mannopyranosyl-( 1→4)-O-(3,6-di-O-benzyl-2-deoxy-2-(2,2,2-trichloroethoxy)carbonylamino-β-D-glucopyranosyl)-(1→4)-O-3,6-di-O-benzyl-2-deoxy-2-(2,2,2-trichloroethoxy)carbonylamino-β-Dglucopyranoside 10, 5- Aminopentyl-β-D-galactopyranosyl-(1→4)-2-acetamido-2-deoxy-β-D-glucopyranosyl-(1→2)-α-D-mannopyranosyl]-(1→3),-[β-D-galactopyranosyl-(1→4)(α-L-fucopyranosyl-(1→3)-2-2-acetamido-2-deoxy-β-D-glucopyranosyl)-(1→2)- Α-D-mannopyranosyl]-(1→6)-β-D-mannopyranosyl-(1→4)-2-acetamido-2-deoxy-β-D-glucopyranosyl-(1→4)-2-acetamido-2-deoxy-β-D-glucopyranoside 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.

Figure 4
그림 4: Glycan immobilization ACG 배열에. (A) glycan phosphonic 산으로 아미노 꼬리의 화학 수정 phosphonate 화학을 통해 ACG 슬라이드 공유 첨부 파일에 대 한 꼬리. ACG 표면에 glycans의 (B) 배포. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.

Figure 5
그림 5: Glyan 배열 분석. ACG 배열에 인쇄 된 합성 Nglycans의 (A) 구조. (B) glycans 나-사이 (오른쪽 패널) 100 µ M 농도로 혼합 개별 glycans 나-사이 ACG 배열 (왼쪽된 패널)에 인쇄 하 고 남자5 glycan 혼합물 분석 PG9의 바인딩. PG9 위해 µ M에 어 금 니 농도 전설에 부여 됩니다. 평균 신호 강렬과 표준 오류 배열에 5 개의 독립적인 복제에 대 한 계산 표시 됩니다. 인세트 형광 이미지를 표시합니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

에이즈-1 bNAbs PG9, PG16, 및 PGTs 128, 141-145를 포함 한 클래스 중화 HIV-1 분리 순환의 70-80%에서 매우 강력한 보고 했다. 이러한 bNAbs epitopes는 높은 전체 HIV-1 그룹 M의 변종 중 보존, 그러므로 그들은 유도 중화 항 체23,24,25 에이즈 백신에 대 한 효과적인 immunogen 디자인을 안내할 수 있습니다. . 에이즈-1 광범위 하 게 항 체를 중화의 glycan epitopes를 식별 하기 위해 지속적인 노력의 일환으로 우리 보고 높은 노 오 스, 하이브리드, 그리고 복합 형식 oligosaccharides glycan 배열21, 형성의 패널의 화학과 효소 합성 22. 그러나, N-hydroxysuccinimide 코팅 (NHS) 유리 슬라이드에 일반적으로 사용 되 glycan 배열 낮은 선호도 탄수화물-단백질 상호 작용, 아마 때문에 이기종 glycan 유통에서 가수분해의 결과 검색할 수 없습니다. 그것의 표면에 반응성 N-hydroxysuccimide 기능 그룹. 기존의 배열 포맷의 한계를 극복 하는 알루미늄 산화물 코팅 유리 (ACG) 슬라이드에 glycan 배열을 개발 했습니다. 우리 더 ACG 배열 하 고 일반적으로 사용 되는 NHS의 동질성 비교 수행 는 ACG 배열22그것의 표면 더 균질 glycan 프레 젠 테이 션을 제공 하는 것을 증명 하기 위해 배열. 우리의 예비 바인딩 분석 PG9 NHS 배열 (데이터 표시 되지 않음)에 glycans의의 바인딩 관찰 하지 못했습니다. 따라서, PG9의 바인딩 특이성을 정의 하려면 glycans 나-사이 phosphonic 산 꼬리에 연결 되었고 개별 glycans (그림 4)의 100 µ M와 ACG 슬라이드에 인쇄. Phosphonate 화학을 통해 ACG 슬라이드에 glycan 동원 정지는 더 안정적이 고 균일 분포를 제공합니다. glycans의 각 5 복제와 인쇄 하 고 슬라이드 이미지 DyLight649 활용 된 당나귀 안티 인간 IgG 항 체 외피 후 형광 검사에서 가져온. ACG 배열 (그림 5, 왼쪽된 패널)에 인쇄 된 개별 glycans 향해 PG9 바인딩 분석 제안 PG9 하이브리드 형 glycan (X)와 함께 강력 하 게 작용 합니다. 상호 작용 높은 노 오 스 유형 Man5에 대 한 감지 했다 (glycan IV) 및 복합 형식 glycan (XI).

하이브리드 유형과 PG9 glycan (X) 간의 분자 수준의 상호 작용은 그들의 공동 결정 구조 정보 부족으로 확인 하기가 어렵습니다. 하이브리드 형 glycan X로 구성 되어 복잡 한 형 팔 3-O 는 코어와 trimannose 팔의 위치에 연결에 6-O 중앙 trisaccharide의 위치. 하이브리드 glycan X PG9 바인딩할 PG9 높은 친 화력 상호 작용의 가까운 부근에만 노 오 스와 sialic acid 잔류물 필요 합니다 제안 합니다. Glycan 조합 PG9 바인딩 주머니에 가장 적합을 확인 하려면 우리는 혼합 glycan 배열 연구를 수행. Glycan IV-11 1:1 몰 비율에서에서 모든 glycan 혼합 되었고 ACG 배열에 발견. 혼합물의 각 PG9 바인딩 분석 남자5 와 SCT (IV + 사이)의 조합을 향해 PG9 IV 또는 사이 혼자에 비해 가장 높은 선호도 결과 표시. 또한, 남자5 및 8 세와 X glycans는 또한과 같은 sialylated 안테나를 포함 하는 혼합물22검색. 처음으로,이 결과 에이즈-1 gp120 V1/V2 도메인23PG9의 크리스탈 구조 연구에 의해 제안 되었다 PG9의 hetero-glycans의 바인딩 동작에 대 한 배열 기반 증거 제공.

결론적으로, 매우 다양 한 N의 준비에 대 한 효율적인 모듈형 화학 효소 전략 우리 증명-oligosaccharides 인간의 glycoproteins에서 발생 하는 연결. 또한, ACG 배열 개발 매우 약한 단백질-탄수화물 상호작용 하 고, 더 중요 한 것은, hetero-glycans를 통해 발생 하는 상호 작용을 결정 하는 효과적인 수단을 제공 합니다.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

저자는 공개 없다.

Acknowledgments

저자는 얇은 영화 기술, 계측 기술 연구 센터 (ITRC)와 국가 적용 연구 실험실, Hsinchu 과학 공원, 대만 감사합니다. 이 작품은 국가 과학 위원회에 의해 지원 되었다 (no를 부여 합니다. 대부분 105-0210-01-13-01) 및 학계 Sinica.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Acetic acid Sigma Aldrich 64197
Acetonitrile Sigma Aldrich 75058
Acetic anhydride Sigma Aldrich 108247
Anhydrous magnesium sulfate Sigma Aldrich 7487889
Boron trifluoride ethyl etherate Sigma Aldrich 109637
Bovine serum albumin Sigma Aldrich 9048468
Bio-Gel P2 polyacrylamide Bio-Rad 1504118
Bis(cyclopentadienyl)hafnium(IV) dichloride Sigma Aldrich 12116664
β-1, 4 Galactosyl transferases from bovine milk Sigma Aldrich 48279
BioDot Cartesion technology with robotic pin SMP3 (Stealth Micro Spotting Pins) Arrayit
Cerium ammonium molybdate TCI C1794
Cerium ammonium nitrate Sigma Aldrich 16774213
Clean glass slide  Schott 
Cytidine-5′-monophospho-N-acetylneuraminic acid Sigma Aldrich 3063716
Deuterated chloroform Sigma Aldrich 865496
Donkey Anti-Human IgG (Alexa Fluor647 conjugated Jackson Immuno Research, USA 709605098
Dichloromethane Sigma Aldrich 75092
Diethylaminosulfur trifluoride Sigma Aldrich 38078090
Dimethylformamide Sigma Aldrich 68122
Ethyl acetate Sigma Aldrich 141786
Ethylene glycol Acros Organic 107211
FAST frame slide incubation chambers Sigma Aldrich
Guanosine 5'-diphospho-b-L-fucose disodium salt  Sigma Aldrich 15839700
Lab tracer 2.0 software  Section 4 of the Protocol
GenePix Pro 4300A reader (microarray image analysis) moleculardevices www.moleculardevices.com
GraphPad Prism Software (Image processing ) GraphPad Software, Inc http://www.graphpad.com/guides/prism/6/user-guide/
Lithium hydroxide Sigma Aldrich 1310652
Manganese chloride Sigma Aldrich 7773015
Methanol Sigma Aldrich 67561
N-butanol Sigma Aldrich 71363
Oxalic acid Acros Organic 144627
Palladium hydroxide Sigma Aldrich 12135227
Phosphate Buffered Saline Thermo Fisher Scientific  10010023
Pyridine Sigma Aldrich 110861
P-Toluene sulfonic acid monohydrate Sigma Aldrich 773476
Silver triflate Sigma Aldrich 2923286
Sodium bicarbonate Sigma Aldrich 144558
Sodium chloride Sigma Aldrich 7647145
Sodium hydrogen carbonate Sigma Aldrich 144558
Sodium methoxide  Sigma Aldrich 124414
Sodium sulfate Sigma Aldrich 7757826
Toluene  Sigma Aldrich 108883
Tris buffer  Amresco N/A Ultra-pure grade
Tween-20 Amresco 9005645
Uridine diphosphate galactose (UDP-galactose) Sigma Aldrich 137868521

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Kim, P. J., Lee, D. Y., Jeong, H. Centralized modularity of N-linked glycosylation pathways in mammalian cells. PloS one. 4, e7317 (2009).
  2. Townsley, S., Li, Y., Kozyrev, Y., Cleveland, B., Hu, S. L. Conserved Role of an N-Linked Glycan on the Surface Antigen of Human Immunodeficiency Virus Type 1 Modulating Virus Sensitivity to Broadly Neutralizing Antibodies Against the Receptor and Coreceptor Binding Sites. J.virol. 90, 829-841 (2015).
  3. Wang, Z., et al. A General Strategy for the Chemoenzymatic Synthesis of Asymmetrically Branched N-Glycans. Science. 341, 379-383 (2013).
  4. Li, L., et al. Efficient Chemoenzymatic Synthesis of an N-glycan Isomer Library. Chem Sci. 6, 5652-5661 (2015).
  5. Pritchard, L. K., Harvey, D. J., Bonomelli, C., Crispin, M., Doores, K. J. Cell- and Protein-Directed Glycosylation of Native Cleaved HIV-1 Envelope. J.Virol. 89, 8932-8944 (2015).
  6. Behrens, A. J., et al. Composition and Antigenic Effects of Individual Glycan Sites of a Trimeric HIV-1 Envelope Glycoprotein. Cell Rep. 14, 2695-2706 (2016).
  7. Barouch, D. H. Challenges in the development of an HIV-1 vaccine. Nature. 455, 613-619 (2008).
  8. Horiya, S., MacPherson, I. S., Krauss, I. J. Recent Strategies Targeting HIV Glycans in Vaccine Design. Nat Chem Bio. 10, 990-999 (2014).
  9. Wang, L. X. Synthetic carbohydrate Antigens for HIV Vaccine Design. Curr Opin Chem Biol. 17, 997-1005 (2013).
  10. Tian, J., et al. Effect of Glycosylation on an Immunodominant Region in the V1V2 Variable Domain of the HIV-1 Envelope gp120 Protein. PLoS Comput Biol. 12, e1005094 (2016).
  11. Geyer, H., Holschbach, C., Hunsmann, G., Schneider, J. Carbohydrates of human Immunodeficiency Virus. Structures of Oligosaccharides Linked to the Envelope Glycoprotein 120. The J Bio Chem. 263, 11760-11767 (1988).
  12. Lee, J. H., Ozorowski, G., Ward, A. B. Cryo-EM Structure of A Native, Fully Glycosylated, Cleaved HIV-1 Envelope Trimer. Science. 351, 1043-1048 (2016).
  13. Lonardi, E., Balog, C. I., Deelder, A. M., Wuhrer, M. Natural GlycanMicroarrays. Expert Rev Proteomics. 7, 761-774 (2010).
  14. Paulson, J. C., Blixt, O., Collins, B. E. Sweet Spots in Functional Glycomics. Nat. Chem. Bio. 2, 238-248 (2006).
  15. Dotsey, E. Y., et al. A High Throughput Protein Microarray Approach to Classify HIV Monoclonal Antibodies and Variant Antigens. PLoS One. 10, e0125581 (2015).
  16. Wu, C. Y., Liang, P. H., Wong, C. H. New Development of Glycan Arrays. Org Biomol Chem. 7, 2247-2254 (2009).
  17. Scurr, D. J., et al. Surface Characterization of Carbohydrate Microarrays. Langmuir. 26, 17143-17155 (2010).
  18. Blixt, O., et al. Printed Covalent Glycan Array for Ligand Profiling of Diverse Glycan Binding Proteins. Proc Natl Acad Sci U S A. 101, 17033-17038 (2004).
  19. Chang, S. H., et al. Glycan Array on Aluminum Oxide-Coated Glass Slides Through Phosphonate Chemistry. J. Am. Chem. Soc. 132, 13371-13380 (2010).
  20. Tseng, S. Y., et al. Preparation of Aluminum Oxide-Coated Glass Slides for Glycan Microarrays. ACS Omega. 1, 773-783 (2016).
  21. Shivatare, S. S., et al. Efficient Convergent Synthesis of Bi-, Tri-, and Tetra-Antennary Complex Type N-Glycans and Their HIV-1 Antigenicity. J. Am. Chem. Soc. 135, 15382-15391 (2013).
  22. Shivatare, S. S., et al. Modular synthesis of N-Glycans and Arrays for the Hetero-Ligand Binding Analysis of HIV Antibodies. Nat Chem. 8, 338-346 (2016).
  23. McLellan, J. S., et al. Structure of Hiv-1 gp120 V1/V2 Domain with Broadly Neutralizing Antibody PG9. Nature. 480, 336-343 (2011).
  24. Julien, J. P., et al. Asymmetric Recognition of the HIV-1 Trimer by Broadly Neutralizing Antibody PG9. Proc Natl Acad Sci U S A. 110, 4351-4356 (2013).
  25. Willis, J. R., et al. Long Antibody HCDR3s from HIV-Native Donors Presented on a PG9 Neutralizing Antibody Background Mediate HIV Neutralization. Proc Natl Acad Sci U S A. 113, 4446-4451 (2016).
  26. JoVE Science Education Database. Essentials of Organic Chemistry. Performing 1D Thin Layer Chromatography. JoVE. , Cambridge, MA. (2017).
  27. de Castro, M. D., et al. A useful approach to the automation of analytical processes? J Automat Chem. 12, 267-279 (1990).
  28. JoVE Science Education Database. Essentials of Organic Chemistry. Nuclear Magnetic Resonance (NMR) Spectroscopy. JoVE. , Cambridge, MA. (2017).
  29. JoVE Science Education Database. Essentials of Analytical Chemistry. Introduction to Mass Spectrometry. JoVE. , Cambridge, MA. (2017).
  30. Tseng, S. Y., et al. Preparation of Aluminum Oxide-Coated Glass Slides for Glycan Microarrays. ACS Omega. 1 (5), 773-783 (2016).
  31. Blixt, O., et al. Printed covalent glycan array for ligand profiling of diverse glycan binding proteins. Proc Natl Acad Sci U S A. 101, 17033-17038 (2004).
  32. GenePix Pro 6.0 Microarray Acquisition and Analysis Software for GenePix Microarray Scanners User’s Guide & Tutorial. , Axon Instruments/ Molecular Devices Corp. Sunnyvale, CA. (2017).
  33. GraphPad Prism version 6.01 for Windows. GraphPad Software. , La Jolla California USA. Available from: http://www.graphpad.com/guides/prism/6/user-guide/ (2017).

Tags

화학 문제점 132 화학 효소 합성 ACG glycan 배열 HIV 중화 항 체 N-glycans 프로 파일링 모듈식 접근 특이성
<em>N</em>-glycans 배열 개발 및 HIV 항 체의 항 암 치료 효소 합성 프로 파일링
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Shivatare, S. S., Shivatare, V. S.,More

Shivatare, S. S., Shivatare, V. S., Wu, C. Y., Wong, C. H. Chemo-enzymatic Synthesis of N-glycans for Array Development and HIV Antibody Profiling. J. Vis. Exp. (132), e55855, doi:10.3791/55855 (2018).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter