Gesundheit

Neue molekulare Werkzeug identifiziert die Zucker-Eiweiß-Anlagen: Methodik führen könnte, um die Identifizierung neuer Marker für Krebserkrankungen, andere Krankheiten

Forscher an der Johns Hopkins Medicine entwickelt haben, einen neuen molekularen Werkzeug rufen Sie EXoO, die dekodiert, wo auf Proteine, die bestimmte Zucker angehängt werden — einer möglichen änderung aufgrund von Krankheit. Die Studie, veröffentlicht in Ausgabe 14 von „Molecular Systems Biology“, beschreibt die Entwicklung des Tools und seine erfolgreiche Verwendung auf die menschliche Blut -, Tumor-und Immunzellen.

Die Hälfte aller Proteine made in menschliche Zellen haben Zucker-Molekülen, die an Ihnen, die gängigsten sind N-Glykane und O-Glykane. Bis jetzt, O-Glykane wurden mehr schwierig zu studieren, weil es keine adäquaten Instrumente, um diese zu identifizieren. Und, während Proteine codiert sind und nach der DNA-Blaupause, ob und wie viele sind Zucker an Proteinen kann variieren, vor allem in Krankheit-Bedingungen.

„Die größte Herausforderung im Bereich der glykobiologie wurde zu fassen, was Zucker konjugiert sind, wo und auf welche Proteine, und wir haben jetzt entwickelt einen zuverlässigen Weg, das zu tun“, sagt Weiming Yang, Ph. D., wissenschaftlicher Mitarbeiter in der Pathologie an der Johns Hopkins University School of Medicine. „Außerdem haben wir gezeigt, dass EXoO verwendet werden kann in allen Arten von Proben, einschließlich Gewebe, Körperflüssigkeiten und Zellen.“

Das team entwickelt EXoO durch die Kombination verschiedener Reaktionen aus und nutzt einen Prozess hatte das team entwickelt für die Untersuchung anderer Zucker verknüpfte Proteine und bakterielle Enzym, die sogenannte Betreiber bekannt, um Proteine an der Anlage Standorte der O-Glykane. In kurzen, protein-Proben werden zuerst verdaut in kleinere Stücke, dann werden diese Teile befestigt sind, um eine solide Unterstützung, die behandelt wird mit dem Enzym OpeRATOR releases kleine Teile von Proteinen, die an der O-glycan-attachment-sites. Diese bits von Proteinen, die dann analysiert werden, um festzustellen, wo der Zucker angehängt wird.

„Das war toll. Wir haben gezeigt, dass EXoO ist das erste tool, können sowohl identifizieren als auch die Website und definieren die site-spezifischen glycan“, sagt Yang.

Um festzustellen, dass der neue Prozess funktioniert, die Mannschaft, die zuerst verwendet EXoO auf einem gut untersuchten Glykol-fetal calf protein, bekannt, um enthalten sechs potentielle O-glycan-attachment-sites. Nach dem ausführen dieses proteins durch EXoO, das team war in der Lage, um zu bestätigen alle sechs bekannten Standorten sowie Identifikation der siebten Seite.

Das team dann gefragt, wenn EXoO könnte verwendet werden, auf einer größeren Skala mit einem komplexen Gemisch von Proteinen. So ist es aufgetragen, die EXoO-Methode zu normalen und krebsartigen Niere Gewebe-Proben von drei Patienten mit clear cell renal carcinoma, T-Zellen und Blutserum. Aus der Niere Gewebe, die Forscher waren in der Lage, anzeigen 35,848 protein-Stücke zu 2,804 O-glycan-haltige Proteine mit 1,781 attachment-sites von 592 Proteine; von den T-Zellen, 4,623 protein-Stücke zu 1,982 O-glycan-Proteine mit 1,295 attachment-sites von 590 Proteine; und aus Blut, serum, 6,157 protein-Stücke bis 1.060 O-glycan-Proteine mit 732 attachment-sites von 306 Gesamt-Proteine.

Beim Vergleich der Daten zu arbeiten, die von anderen, die vorher gesammelt und in drei glycoproteome Datenbanken, die Forschungsergebnisse offenbart 2,580 O-glycan-Seiten, die nie zuvor gemeldet worden, ein Anstieg von 94 Prozent der bekannten vorkommen.

Die Forscher fanden 56 Proteine wurden verschiedene in der O-glycan-Anlage beim Vergleich von normal-zu tumor-Niere Gewebe, in der Erwägung, dass zwei bekannte Proteine, die nicht in Zusammenhang mit Nierenkrebs zeigte neue Veränderungen in Tumorzellen im Vergleich zu normalen Zellen. Die Forscher sagen, diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass der O-glycan-Anlagen-Proteine ist dynamisch und kann sehr spezifisch für die Krankheit.

„Wir sind hoffnungsvoll, dass dieses tool nützlich sein, um Wissenschaftler und die Untersuchung der Rolle von O-verknüpfte Glykosylierung im normalen Biologie und Krankheiten“, sagt Hui Zhang, Ph. D., M. S., professor der Pathologie an der Johns Hopkins University School of Medicine und leitende Autor auf dem Bericht.

Andere Autoren des Papiers waren der Johns Hopkins Medicine Forscher Minghui Ao, Yingwei Hu, Qing Kay Li und Hui Zhang.

Die Studie wurde unterstützt durch das Nationale Institut der Allergie und Infektionskrankheiten, National Cancer Institute ’s Early Detection Research Network, der Klinischen Proteom-Tumor Analysis Consortium, die National Heart, Lung and Blood Institute‘ s Programme of Excellence in Glycosciences, und die Foundation for AIDS Research (amfAR), auf die Biotechnologen Kenntnisse zur Heilung von HIV.