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Articolo metodologico

Strategia glicomica aspecifica basata sulla proteolisi per glicoproteine batteriche

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DOI:

10.3791/63977

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30 giugno 2022

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In questo articolo

Sommario

Questo studio presenta un metodo per l'analisi glicomica delle glicoproteine mediante una combinazione di digestione della pronasi E, permetilazione e analisi di spettrometria di massa. Questo metodo è in grado di analizzare tutti i tipi di glicani N-legati, compresi gli N-glicani batterici.

Abstract

La glicosilazione delle proteine è una delle modificazioni post-traduzionali più comuni e complesse. Molte tecniche sono state sviluppate per caratterizzare i ruoli specifici dei glicani, la relazione tra le loro strutture e il loro impatto sulle funzioni delle proteine. Un metodo comune per l'analisi dei glicani consiste nell'impiegare la scissione dell'esoglicosidasi per rilasciare glicani legati all'N da glicoproteine o glicopeptidi utilizzando il peptide-N-glicosidasi F (PNGasi F). Tuttavia, i legami glicano-proteina nei batteri sono diversi e non è disponibile alcun enzima per rilasciare glicani dalle glicoproteine batteriche. Inoltre, i glicani liberi sono stati descritti anche in cellule di mammiferi, batteri, lieviti, piante e pesci. In questo articolo, presentiamo un metodo in grado di caratterizzare il sistema di glicosilazione N-linked in Campylobacter jejuni rilevando glicani liberi e legati all'asparagina (Asn) che non sono attaccati alle loro proteine bersaglio. In questo metodo, le proteine totali di C. jejuni sono state digerite dalla pronasi E con un rapporto enzima/proteine più elevato (2:1-3:1) e un tempo di incubazione più lungo (48-72 ore). Gli Asn-glicani e i glicani liberi risultanti sono stati quindi purificati utilizzando cartucce di carbonio grafitico poroso, permetilati e analizzati mediante spettrometria di massa.

Introduzione

La N-glicosilazione delle proteine è una delle modificazioni post-traduzionali più comuni e complesse negli eucarioti1. Gli N-glicani svolgono un ruolo essenziale nel ripiegamento delle proteine e hanno anche un impatto sulla selezione delle proteine nel traffico biosintetico2. La spettrometria di massa è stata ampiamente utilizzata nell'analisi dei glicani rilasciati dalla scissione delle esoglicosidasi (glicomicsi). I restanti peptidi deglicosilati (glicoproteomica) sono stati comunemente usati per identificare le sequenze di peptidi glicosilati negli eucarioti3....

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Protocollo

1. Coltura di C. jejuni 11168H ed estrazione delle proteine totali

NOTA: C. jejuni 11168H è un derivato clonale ipermobile di NCTC 1116812.

  1. Avviare la coltura cellulare reidratando il pellet cellulare (circa 0,15 g, NCTC) con circa 5 mL di terreno di coltura Mueller-Hinton. Utilizzare diverse gocce della provetta del brodo primario per inoculare una piastra di agar Mueller-Hinton. Incubare a 37 °C per 18 ore in atmosfera microaerofila, cioè 5% O2, 10% CO2 e 85% N2.
  2. Raccogli i prati batterici con....

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Risultati

Il metodo basato sulla combinazione di digestione e permetilazione della pronasi E è stato applicato all'analisi degli N-glicani da estratti proteici totali di C. jejuni 11168H. La Figura 1 mostra un diagramma di flusso della procedura sperimentale. Nella digestione tipica, il rapporto tra enzima e glicoproteina è stato impostato tra 1:100 e 1:20. Qui, il rapporto tra pronasi E e proteine è stato aumentato a 2:1-3:1 e una digestione più lunga è stata impiegata per ottenere una diges.......

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Discussione

Ci sono due passaggi critici nel protocollo per l'attuazione di questa strategia di glicomica universale. Il primo passo critico è il completamento della digestione dei gas di scarico. Questo metodo dipende fortemente dal completamento della digestione della pronasi E. È quindi essenziale utilizzare un lungo tempo di digestione e un elevato rapporto enzimi/proteine. In genere, si suggerisce di utilizzare un rapporto di 2:1-3:1 per la pronasi E/proteina e un tempo di incubazione di 48 ore.......

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Dichiarazioni

Gli autori non hanno conflitti di interesse.

Ringraziamenti

Gli autori ringraziano Kenneth Chan, David J. McNally, Harald Nothaft, Christine M. Szymanski, Jean-Robert Brisson ed Eleonora Altman per l'assistenza e le utili discussioni.

....

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Materiali

Elenco dei materiali utilizzati in questo articolo
NomeAziendaNumero di catalogoCommenti
Acido 2,5-diidrossibenzoico (DHB),Sigma-Aldrich (St. Louis, MO)149357
2-propanoloFisher Scientific ( Ottawa, Ontario, Canada)AA22906K7
4000 Q-TrapAB Sciex (Concord, Canada)Spettrometro di massa
4800 MALDI-TOF/TOFApplied Biosystems (Foster City, CA)Spettrometro di massa
acetonitrile ( ACN)Fisher Scientific ( Ottawa, Ontario, Canada)A996-4
Brain Heart Infusion (BHI) brodoSigma-Aldrich (St. Louis, MO)5121
C18 Cartucce Sep-PakWaters (Milford, MA).
cloroformioSigma-Aldrich (St. Louis, MO)CX1054
DifcoFisher Science (Ottawa, Ontario, Canada)DF0037-17-8Fisher Science
dimetil solfossido (DMSO)Sigma-Aldrich (St. Louis, MO)276855
tubo EppendorfDiamed (Missisauga, Ontario, Canada)SPE155-N
acetico glaciale acidoSigma-Aldrich (St. Louis, MO)A6283
metanoloFisher Scientific, Ottawa, Ontario, Canada)A544-4
ioduro di metileSigma-Aldrich (St. Louis, MO)289566
cartuccia PGCThermo Scientific(Waltham,MA)60106-303Pronasi porosa grafitica
del carbonio ESigma-Aldrich (St. Louis, MO)7433-2
Kit per il dosaggio delle proteineBio-rad (Mississauga, Ontario, Canada)5000001
Concentratore sottovuoto refrigeratoThermo Scientific(Waltham,MA)SRF110P2-230
idrossido di sodioSigma-Aldrich (St. Louis, MO)367176
Sonicatore Processore ad ultrasuoniMandel Scientific (Guelph, Ontario,Canada)XL 2020
Acido trifluoacetico (TFA)Fisher Scientific ( Ottawa, Ontario, Canada)A11650
Tris-HClSigma-Aldrich (St. Louis, MO)T3253
WAT036945

Riferimenti

  1. Dwek, R. A. Glycobiology: more functions for oligosaccharides. Science. 269 (5228), 1234-1235 (1995).
  2. Scheiffele, P., Peränen, J., Simons, K. N-glycans as apical sorting signals in epithelial cells. Nature. 378 (6552), 96-98 (1995).
  3. Hofmann, J., Hahm, H. S., Seeberger, P. H., Pagel,....

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