Eine kürzlich in Engineering veröffentlichte Studie stellt einen neuartigen Ansatz zur Analyse des in geringem Maße vorhandenen N–- Glykoproteoms im menschlichen Blutplasma (HBP) vor, der die Entdeckung von Plasma-Biomarkern erheblich voranbringen könnte.
Die Proteinglykosylierung spielt eine entscheidende Rolle in der klinischen Diagnostik und Biopharmazie. Aktuelle N- Glykoproteomik-Methoden stehen jedoch vor Herausforderungen wie fehlerhafter Identifizierung, Schwierigkeiten beim Nachweis seltener und modifizierter N- Glykane und unzureichender Abdeckung, insbesondere bei komplexen Proben wie Blutplasma. Um diese Probleme zu lösen, entwickelte das Forschungsteam einen innovativen N- Glykoproteomik-Workflow.
Der Workflow beginnt mit der Abreicherung der 14 am häufigsten vorkommenden Blutplasmaproteine ??(HAP) und einer Fraktionierungsstrategie. Anschließend folgen tryptischer Verdau und Glykopeptidanreicherung. Die Proben werden anschließend mittels hochauflösender Massenspektrometrie mit schrittweiser Kollisionsfragmentierung (HCD.step und HCD.low) analysiert. Zur Datenvalidierung wird ein neues Entscheidungsbaumverfahren eingesetzt.
Die Ergebnisse der Studie sind vielversprechend. Der neue Probenvorbereitungs-Workflow erweitert den Nachweisbereich von Glykoproteinen im Blutplasma. Er kann Glykoproteine ??in Konzentrationen von nur 6,31 pg·mL ?1 nachweisen und erweitert den Nachweisbereich damit um fünf Größenordnungen im Vergleich zur direkten Plasmaanalyse. Der Datenanalyse-Workflow ermöglicht die zuverlässige Differenzierung unklarer N- Glykan-Strukturen. So kann er beispielsweise zwischen Antennen- und Kern-Fucosylierung unterscheiden und modifizierte und seltene N- Glykane wie sulfatierte und glucuronidierte identifizieren.
Insgesamt wurden 1929 N- Glykopeptide und 942 N- Glykosite aus 805 menschlichen mittel- bis niedrighäufigen Glykoproteinen identifiziert. Die Forscher entdeckten außerdem sulfatierte und phosphorylierte N- Glykopeptide in häufig vorkommenden HBP-Glykoproteinen. Darüber hinaus entdeckten sie drei seltene N- Glykan-Bausteine ??mit Massen von 176,0314, 245,0524 und 259,0672 Da.
Dieser neue Arbeitsablauf verbessert nicht nur unser Verständnis der Proteinglykosylierung, sondern bietet auch das Potenzial für vielfältige Anwendungsmöglichkeiten. Er kann zur Erforschung von Biomarkerkandidaten im HBP, zur Evaluierung biotherapeutischer Proteine ??und zur Untersuchung biologischer Modelle eingesetzt werden. Obwohl die Studie Einschränkungen aufweist, wie beispielsweise die relativ lange Messzeit des Instruments, liefern die Ergebnisse wertvolle Erkenntnisse für die zukünftige Glykoproteomik-Forschung. Insgesamt eröffnet diese Forschung neue Wege für die detaillierte Analyse von HBP-Glykoproteinen und die Entdeckung von Biomarkern.
Die Veröffentlichung „Neue Wege zur Entdeckung von Biomarkern in menschlichem Blutplasma durch eine verbesserte Tiefenanalyse des niedrig vorkommenden N- Glycoproteoms “ wurde von Frania J. Zuniga-Banuelos, Marcus Hoffmann, Udo Reichl und Erdmann Rapp verfasst. Vollständiger Text der Open-Access-Veröffentlichung: https://doi.org/10.1016/j.eng.2024.11.039
