INVESTIGATION OF OLIGOSACCHARIDE STRUCTURES

Hasonló dokumentumok
OLIGOSZACHARID-SZERKEZETÉNEK VIZSGÁLATA

Mass spectrometric analysis of noncovalent complexation and glycosylation of proteins

Fehérjék nemkovalens komplexképzésének és glikozilációjának tömegspektrometriás vizsgálata

Baranyáné Dr. Ganzler Katalin Osztályvezető

Az alfa-1 savas glikoprotein mint biomarkerizoformjainak. Doktori tézisek Budai Lívia. Semmelweis Egyetem Gyógyszertudományok Doktori Iskola

Szerződéses kutatások/contract research

Phenotype. Genotype. It is like any other experiment! What is a bioinformatics experiment? Remember the Goal. Infectious Disease Paradigm

Gottsegen National Institute of Cardiology. Prof. A. JÁNOSI

Peptidek LC-MS/MS karakterisztikájának javítása fluoros kémiai módosítással, proteomikai alkalmazásokhoz

Hasznos és kártevő rovarok monitorozása innovatív szenzorokkal (LIFE13 ENV/HU/001092)

First experiences with Gd fuel assemblies in. Tamás Parkó, Botond Beliczai AER Symposium

A rosszindulatú daganatos halálozás változása 1975 és 2001 között Magyarországon

TIOLKARBAMÁT TÍPUSÚ NÖVÉNYVÉDŐ SZER HATÓANYAGOK ÉS SZÁRMAZÉKAIK KÉMIAI OXIDÁLHATÓSÁGÁNAK VIZSGÁLATA I

Supplementary materials to: Whole-mount single molecule FISH method for zebrafish embryo

Bioinformatikai és proteomikai módszerek fejlesztése és alkalmazása a glikoproteomikai kutatásokban

KÖZHASZNÚSÁGI JELENTÉS 2006

7 th Iron Smelting Symposium 2010, Holland

Összefoglalás. Summary. Bevezetés

KÉPI INFORMÁCIÓK KEZELHETŐSÉGE. Forczek Erzsébet SZTE ÁOK Orvosi Informatikai Intézet. Összefoglaló

Doktori (PhD) értekezés tézisei. Olajos Marcell. Dr. Hajós Péter

BUDAPEST UNIVERSITY OF TECHNOLOGY AND ECONOMY FACULTY OF CHEMICAL AND BIOENGENEERING

Étkezési búzák mikotoxin tartalmának meghatározása prevenciós lehetıségek

Correlation & Linear Regression in SPSS

FAMILY STRUCTURES THROUGH THE LIFE CYCLE

LIPOSZÓMÁT ALKOTÓ LIPIDEK MENNYISÉGI MEGHATÁROZÁSA HPLC-MS MÓDSZERREL

Kalman-féle rendszer definíció

Synthesis of pentasaccharide haptens from glycopeptidolipid antigens of Mycobacteria. Zsolt Varga

Ultrasound biomicroscopy as a diagnostic method of corneal degeneration and inflammation

Hibridspecifikus tápanyag-és vízhasznosítás kukoricánál csernozjom talajon

Miskolci Egyetem Gazdaságtudományi Kar Üzleti Információgazdálkodási és Módszertani Intézet. Correlation & Linear. Petra Petrovics.

Pályázatok/Grants 2012-

CURRICULUM VITAE FODOR ISTVÁN

Supplementary Table 1. Cystometric parameters in sham-operated wild type and Trpv4 -/- rats during saline infusion and

Supporting Information

Manuscript Title: Identification of a thermostable fungal lytic polysaccharide monooxygenase and

AZ ERDÕ NÖVEKEDÉSÉNEK VIZSGÁLATA TÉRINFORMATIKAI ÉS FOTOGRAMMETRIAI MÓDSZEREKKEL KARSZTOS MINTATERÜLETEN

Oszvald Mária. A búza tartalékfehérjék tulajdonságainak in vitro és in vivo vizsgálata rizs modell rendszerben

Szteroid gyógyszeranyagok tisztaságvizsgálata kromatográfiás technikákkal

Miskolci Egyetem Gazdaságtudományi Kar Üzleti Információgazdálkodási és Módszertani Intézet Factor Analysis

A controlling és az értékelemzés összekapcsolása, különös tekintettel a felsőoktatási és a gyakorlati alkalmazhatóságra

Extraktív heteroazeotróp desztilláció: ökologikus elválasztási eljárás nemideális

PLATTÍROZOTT ALUMÍNIUM LEMEZEK KÖTÉSI VISZONYAINAK TECHNOLÓGIAI VIZSGÁLATA TECHNOLOGICAL INVESTIGATION OF PLATED ALUMINIUM SHEETS BONDING PROPERTIES

Miskolci Egyetem Gazdaságtudományi Kar Üzleti Információgazdálkodási és Módszertani Intézet Nonparametric Tests

NYOMÁSOS ÖNTÉS KÖZBEN ÉBREDŐ NYOMÁSVISZONYOK MÉRÉTECHNOLÓGIAI TERVEZÉSE DEVELOPMENT OF CAVITY PRESSURE MEASUREMENT FOR HIGH PRESURE DIE CASTING

Supporting Information

A KELET-BORSODI HELVÉTI BARNAKŐSZÉNTELEPEK TANI VIZSGÁLATA

Correlation & Linear Regression in SPSS

GÁZKROMATOGRÁFIÁS KÉSZÜLÉK TOVÁBBFEJLESZTÉSE BIOGÁZOK ELEMZÉSE CÉLJÁBÓL I. KÉSZÜLÉKFEJLESZTÉS

TDA-TAR ÉS O-TDA FOLYADÉKÁRAMOK ELEGYÍTHETŐSÉGÉNEK VIZSGÁLATA STUDY OF THE MIXABILITY OF TDA-TAR AND O-TDA LIQUID STREAMS

ANYAGTECHNOLÓGIA. Finom szemcseméretű anyagok őrölhetőségi vizsgálata

Modular Optimization of Hemicellulose-utilizing Pathway in. Corynebacterium glutamicum for Consolidated Bioprocessing of

the Hungarian journal of food nutrition and marketing

1. Ábra Az n-paraffinok olvadáspontja és forráspontja közötti összefüggés

Computer Architecture

A cell-based screening system for RNA Polymerase I inhibitors

A magyar racka juh tejének beltartalmi változása a laktáció alatt

A tömegspektrometria kvalitatív és kvantitatív proteomikai alkalmazása. Szájli Emília

Statistical Inference

CONCERTO COMMUNITIES IN EU DEALING WITH OPTIMAL THERMAL AND ELECTRICAL EFFICIENCY OF BUILDINGS AND DISTRICTS, BASED ON MICROGRIDS. WP 5 Del 5.

Természetes vizek 226 Ra-tartalmának meghatározása

Gabonacsíra- és amarant fehérjék funkcionális jellemzése modell és komplex rendszerekben

Publikációs lista Szabó Szilárd

Egyrétegű tömörfalapok ragasztási szilárdságának vizsgálata kisméretű próbatesteken


Miskolci Egyetem Gazdaságtudományi Kar Üzleti Információgazdálkodási és Módszertani Intézet. Hypothesis Testing. Petra Petrovics.

BIOSZORBENSEK ELŐÁLLÍTÁSA MEZŐGAZDASÁGI HULLADÉKOKBÓL SZÁRMAZÓ, MÓDOSÍTOTT CELLULÓZROSTOK FELHASZNÁLÁSÁVAL

Élelmiszerminták mérésére alkalmas aszkorbinsav bioszenzor fejlesztése FIA (flow injection analysis) rendszerben

Skills Development at the National University of Public Service

Construction of a cube given with its centre and a sideline

9el[hW][e\L;BI IjWdZWhZi

DOKTORI (PhD) ÉRTEKEZÉS TÉZISEI

GÁZOK FOURIER-TRANSZFORMÁCIÓS INFRAVÖRÖS

A citoplazmában előforduló glikoprotein pentaszacharid szénhidrátrészének szintézise doktori (PhD) értekezés tézisei

Szakmai zárójelentés OTKA-PD sz. pályázat Készítette: Szekeres András

H-8200, Veszprém, Egyetem u. 10., Hungary. H-1111, Budapest, Műegyetem rkp. 3-9., Hungary

KOGGM614 JÁRMŰIPARI KUTATÁS ÉS FEJLESZTÉS FOLYAMATA

DOKTORI (Ph.D.) ÉRTEKEZÉS TÉZISEI VÉRPLAZMA HOMOCISZTEINSZINT CSÖKKENTŐ GYÓGYSZERKÉSZÍTMÉNYEK FORMULÁLÁSI VIZSGÁLATA.

DR. LAKATOS ÁKOS PH.D PUBLIKÁCIÓS LISTÁJA B) TUDOMÁNYOS FOLYÓIRATBELI KÖZLEMÉNYEK

DG(SANCO)/ MR

Kádár István 1 Dr. Nagy László 1 1 Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem,

Alapítvány a Magyar Peptid és Fehérjekutatásért. Foundation for the Hungarian Peptide and Protein Research

University of Bristol - Explore Bristol Research

Miskolci Egyetem Gazdaságtudományi Kar Üzleti Információgazdálkodási és Módszertani Intézet. Nonparametric Tests. Petra Petrovics.

discosnp demo - Peterlongo Pierre 1 DISCOSNP++: Live demo

Cluster Analysis. Potyó László

HALLGATÓI KÉRDŐÍV ÉS TESZT ÉRTÉKELÉSE

Mintaelőkészítési és mintabeviteli módszerek fejlesztése krómspeciációs elemzésekhez

SOLiD Technology. library preparation & Sequencing Chemistry (sequencing by ligation!) Imaging and analysis. Application specific sample preparation

2 kultúra. Zétényi Tamás.

Trinucleotide Repeat Diseases: CRISPR Cas9 PacBio no PCR Sequencing MFMER slide-1

A "Risk-based" monitoring háttere és elméleti alapja

Bioinformatics: Blending. Biology and Computer Science

Orvosi Genomtudomány 2014 Medical Genomics Április 8 Május 22 8th April 22nd May

Supplementary Figure 1

KS HORDOZHATÓ KIVITEL

On The Number Of Slim Semimodular Lattices

A CAN mint ipari kommunikációs protokoll CAN as industrial communication protocol

Mark Auspitz, Fayez Quereshy, Allan Okrainec, Alvina Tse, Sanjeev Sockalingam, Michelle Cleghorn, Timothy Jackson

BKI13ATEX0030/1 EK-Típus Vizsgálati Tanúsítvány/ EC-Type Examination Certificate 1. kiegészítés / Amendment 1 MSZ EN :2014

Egy gyökérzónás nádastavas szennyvíztisztító rendszer talajának és szennyvizének elemtartalma

Átírás:

INVESTIGATION OF OLIGOSACCHARIDE STRUCTURES IN HUMAN SERUM α1-acid GLYCOPROTEIN Ph.D. Theses Éva Molnár Szöllısi Eötvös Loránd University, Faculty of Science, Doctorate School of Chemistry School Leader: Prof. György Inzelt Doctorate Program of Synthetic Chemistry, Material Science and Biomolecular Chemistry Program Leader: Prof. István Tamás Horváth Eötvös Loránd University, Faculty of Science, Department of Organic Chemistry Supervisor: Dr. Gábor Dibó National Institute of Oncology, Department of Biochemistry Consultant: Prof. Tibor Kremmer Budapest, 2007

1. Introduction, objectives Natural glycoconjugates (glycolipids and glycoproteins) play an important role in physiological processes like metabolism, transport, communication between cells and immunological symptoms. Oligosaccharides and their derivatives play an important role in the structure and biological function of glycoconjugates. Nowadays investigation of the structure of carbohydrates, namely glycoproteins microheterogeneity is a very important field of current reserach (proteomics, glycobiology), focusing on the relationship between structure and function. Bioanalytical (chromatographic) and structure exploratory techniques (mass spectrometry, NMR, CD) are frequently used in these examinations. Acute phase proteins are mainly glycoprotein components of the human serum. Their concentration can increase in pathophysiological processes like injuries, changes in hormone system and tumorous diseases. The human serum α1-acid glycoprotein (AGP) contains glycan chains of branching (antennary) structure connecting to five definite positions of the polypeptide backbone. The aim of this study was to investigate differences in the oligosaccharide structure of human serum AGP in cancer diseases (ovary tumorous and lymphoma) compared to healthy individuals by using modern analytical methods. The goal of my study was to develop a biocompatible sample preparation procedure for the extraction of AGP from human serum. Care was taken to yield samples of high purity and minimize degradation and desialyzation for analytical and mass spectrometric measurements. Sialic acid content of human serum AGP samples was te be determined. The aim of the analysis was to detect changes in the relative proportion of sialic acid in diseased samples. For the study of AGP-oligosaccharides, they were released with enzymatic hydrolysis. Proportion of antennary oligosaccharides was to be determined from healthy, ovary tumorous and lymphoma samples by liquid chromatographic analysis. Exploration of AGP glycan structures was to be accomplished by preparing individual oligosaccharide samples for MALDI-TOF mass spectrometry. The aim was 2

to identify characteristic oligosaccharide structures and reveal significant differences between sera of healthy individuals and tumourous patients. To investigate glycosylation sites on the polypeptide chain triptic digestion of AGP samples was performed. Liquid chromatographic and mass spectrometric measurements aimed at the exploration of oligosaccharide structures on each glycosylation site. 2. Methods Preparation of AGP from human serum was accomplished using liquid/liquid extraction and precipitation with ethanol of the watery phase. Purification of the glycoprotein was made by ion-exchange, dye-ligand and gel chromatographic methods. The micropreparative processes were done by an FPLC liquid chromatograph apparatus (Pump-500, LCC-501 Plus Controller, Single path monitor UV-1, Pharmacia), and by Jasco HPLC system (PU-980 pump, LG-980-02 gradientmixer) with HP 1084B UV-detector. Identifying and purity testing of AGP samples was carried out with SDS-PAGE gel electrophoresis (Protean II, Bio-Rad). The quality of the samples was also checked by MALDI-TOF mass spectrometry. The AGP content of the purified samples was measured by UV spectrophotometry (Hitachi U-2000). Determination of sialic acid content in AGP samples was accomplished with their acidic hydrolysis and derivative formation, followed by reversed phase (RP-)HPLC analysis and fluorimetric detection (Merck-Hitachi HPLC apparatus: L-6200 Pump, AS-2000A Autosampler, D-2500 Chromato-Inegrator, and Jasco FP-1520 fluorescence detector). To produce oligosaccharides AGP samples were digested with protein N- glycosidase F (PNGase F) enzyme. Elimination of the peptide was achieved by precipitation of the hydrolysate with ethanol. Normal phase (NP-)HPLC analysis of the oligosaccharide samples was carried out following formation of fluorescent derivatives. Data was analysed statistically by the non-parametric Kruskal-Wallis test and Dunn s post hoc test (GraphPad InStat 3.06 software). 3

Anthranilic derivatives of AGP-oligosaccharides were produced for mass spectrometric purposes. The samples were purified with gel chromatography from the excess of the derivatization agent and other impurities. Hydrolysis of AGP peptide chain was carried out with trypsin. The hydrolysate was purified and concentrated with ultrafiltering and solid phase extraction. The peptide-glycopeptide mixture was fractionated by RP-HPLC method (ISCO 2350 pump, 2360 gradientmixer, V 4 UV-detector). Mass spectrometric experiments were performed by co-workers of the Department of Mass Spectrometry in Chemical Research Center, Hungarian Academy of Sciences, Budapest. 3. Theses 1. A selective, non-destructive sample preparation method was developed for the extraction of AGP from human serum. This method included non-miscible solvent extraction, precipitation with ethanol, anion-exchange, dye-ligand affinity and size exclusion chromatography. The resulting AGP samples were free from any impurities and suitable for HPLC and mass spectrometric measurements. 2. Sialic acid content of AGP samples from healthy and diseased subjects was determined. Results show that the amount of sialic acid was 20 (p<0.05) and 35 w/w % (p<0.01) higher in ovary tumorous and lymphoma samples compared to healthy individuals, respectively. This indicates a higher ratio of tri- and/or tetraantennary structures containing more sialic acid, in the diseased samples. 3. For the investigation of oligosaccharides PNGase F digestion of AGP samples was carried out, followed by sample preparation involving extraction of the glycans for further analytical and mass spectrometric examinations. 4

4. Anthranilic acid derivatives of enzymatically cleaved AGP glycans were separated by NP-HPLC. Bi-, tri- and tetraantennary oligosaccharides were detected. Based on relative peak areas a difference in the relative ratio of the four sialic acid containing tetraantennary fraction compared to other fractions was observed in diseased samples. This ratio was 35 % (p<0.01), and 45 % (p<0.001) higher in ovary tumorous and lymphoma compared to control samples, respectively. The components of oligosaccharide fractions were identified by injection of oligosaccharide standards and MALDI-TOF mass spectrometry. 5. A high number of individual oligosaccharide samples were produced for MALDI-TOF mass spectrometric investigations from serum AGP fractions of ovary tumorous, lymphoma and healthy subjects. Glycans were released by PNGase F digestion and the sensitivity of mass spectrometric tests was enhanced by derivatization with anthranilic acid. Bi-, tri- and tetraantennary oligosaccharides were detected in the measurements. A difference was found in the intensity of tetraantennary and fucose containing glycan structures in ovary carcinoma and lymphoma compared to normal control samples. 6. Tryptic hydrolysis and solid phase extraction purification of human serum AGP was carried out for the purpose of glycosylation site analysis. 7. The mixture of tryptic peptides and glycopeptides was separated by RP-HPLC method. Identification of glycopeptides was carried out by their PNGase F digestion followed by oligosaccharide analysis. Further HPLC-MS investigations of positional analysis of oligosaccharides are based on the previously described methods. 4. Conclusion This study focused on the investigation of oligosaccharide structure in human serum α1-acid glycoprotein samples from healthy and tumorous subjects using modern analytical methods. Biocompatible extraction and correct sample preparation of AGP from serum is a crucial point in successful structure examinations. Derivatization allowed sensitive detection of oligosaccharides with fluorescence and soft ionization techniques. 5

Significant differences were found in the glycan structure of serum AGP in malignant diseases, suggesting the possibility of diagnostic application of these methods. 5. Publications Papers used in this study: 1. Kremmer T, Szöllösi É, Boldizsár M, Vincze B, Ludányi K, Imre T, Schlosser G, Vékey K: Liquid chromatographic and mass spectrometric analysis of human serum acid alpha-1-glycoprotein. Biomed. Chrom., 2004, 18, 323-329 2. Szöllısi É, Kremmer T, Ludányi K, Imre T, Schlosser G, Boldizsár M, Vincze B, Vékey K: A novel method for the separation and purification of human serum acid alfa-1-glycoprotein. Liquid chromatographic and mass spectrometric investigation of tryptic fragments. Chromatogr., 2004, Suppl. 60, 213-219 Other papers on the topic: 1. Imre T, Schlosser G, Pocsfalvi G, Siciliano R, Molnár-Szöllısi É, Kremmer T, Malorni A, Vékey K: Glycosylation site analysis of human alpha-1-acid glycoprotein (AGP) by capillary liquid chromatography electrospray mass spectrometry. J. Mass Spectrom., 2005, 40, 1472-1483 Conferences: 1. T. Imre, K. Héberger, L. Drahos, T. Kremmer, É. Szöllısi, G. Pócsfalvi, K. Vékey: Mass spectrometric and statistical analysis of N-glycans of human serum alpha-1- acid glycoprotein from cancer patients and healthy individuals. Conferentia Chemometrica 2007, Budapest, 2-5 th September, 2007. 2. É. Molnár-Szöllösi, T. Imre, T. Kremmer, B. Vincze, K. Vékey, A. Rosta, T. Pulay, T. Schneider: Functional proteomics of human serum alpha-1- acid glycoprotein. 19 th Meeting of the European Association for Cancer Research (EACR 2006), Budapest, Hungary, 1-4 th July, 2006. 6

3. Molnár-Szöllısi Éva, Imre Tímea, Pulay Tamás, Rosta András, Schneider Tamás, Vékey Károly, Kremmer Tibor: A humán szérum savanyú α1-glikoprotein oligoszacharid szerkezetének vizsgálata daganatos megbetegedésekben, Magyar Onkológusok Társaságának XXVI. Kongresszusa, Budapest, 2005. november 3-5. 4. Molnár-Szöllısi Éva, Imre Tímea, Ludányi Krisztina, Vékey Károly, Kremmer Tibor: Humán szérum savanyú α1-glikoprotein szerkezeti mikroheterogenitásának vizsgálata, MKE Vegyészkonferencia 2005, Hajdúszoboszló, 2005. június 28-30. 5. Imre T., Ludányi K., Molnárné Szöllısi É., Kremmer T., Pócsfalvi G., Malorni A., Vékey K.: Humán szérum alfa-1-savas glikoprotein (AGP) glikozilációs pozícióinak felderítése RP caplc-qtof MS technikával, METT Elválasztástudományi Vándorgyőlés, Hévíz, 2004. szeptember 22-24. 6. Molnár-Szöllısi É., Imre T., Ludányi K., Kremmer T., Vékey K.: Humán szérum savanyú α1-glikoprotein oligoszacharid-tartalmának elválasztása és vizsgálata daganatos megbetegedésekben, METT Elválasztástudományi Vándorgyőlés, Hévíz, 2004. szeptember 22-24. 7. Imre Tímea, Ludányi Krisztina, Kremmer Tibor, Molnárné Szöllısi Éva, Vékey Károly: A humán szérum alfa-1-savas glikoprotein oligoszacharidjainak MALDI- MS vizsgálata, Analitikai Vegyészkonferencia, Balatonföldvár, 2004. június 30. július 2. 8. Tímea Imre, Krisztina Ludányi, Tibor Kremmer, Éva Szöllısi, Károly Vékey: MALDI-TOF MS investigation of the oligosaccharide content of human serum alpha-1-acid-glycoprotein, 22 nd Informal Meeting on Mass Spectrometry; Tokaj, Hungary, 2-6 th May, 2004. 9. Imre Tímea, Ludányi Krisztina, Kremmer Tibor, Molnárné Szöllısi Éva, Vékey Károly: Humán szérum AGP tömegspektrometriás vizsgálata, Tömeg és molekula spektroszkópia alkalmazási lehetıségei az orvosi diagnosztikában Szakmai Szeminárium, MTA Kémiai Kutatóközpont, 2004. április 14. 7

10. Kremmer Tibor, Vincze Borbála, Vékey Károly, Molnárné Szöllısi Éva, Ludányi Krisztina, Édesné Boldizsár Mariann, Imre Tímea, Mezı Gábor, Csuka Orsolya, Gaál Dezsı: Target specifikus peptidek és antimetabolit enziminhibitor konjugátumok elıállítása és daganatellenes hatásának vizsgálata. Humán szérum savanyú alfa-1-glikoprotein (AGP) szerkezetének és marker jellegének vizsgálata. III. Medichem Konferencia, MTA Kémiai Kutatóközpont, Budapest, 2004. március 19. 11. T. Kremmer, M. É. Szöllısi, B. Vincze, M. Boldizsár, K. Ludányi, K. Vékey, T. Imre, G. Schlosser: RP-HPLC and Mass Spectrometry of Tryptic Fragments Derived from Human Serum AGP. 5 th Balaton Symposium on High-Performance Separation Methods, Siófok, 3-5 th September, 2003. 12. Tímea Imre, Krisztina Ludányi, Gitta Schlosser, Tibor Kremmer, Éva Szöllısi, Károly Vékey: Investigation of oligosaccharides of human serum alpha-1-acidglycoprotein by MALDI-TOF MS, 21 st Informal Meeting on Mass Spectrometry, Antwerp, 11-15 th May, 2003. 13. Imre Tímea, Ludányi Krisztina, Schlosser Gitta, Kremmer Tibor, Szöllısi Éva, Vékey Károly: Human szérum AGP tömegspektrometriás vizsgálata. MTA Peptidkémiai Munkabizottság és Nukleotidkémiai Munkabizottsági együttes tudományos ülése, Balatonszemes, 2003. május 26-28. 14. Molnárné Szöllısi É., Ludányi K., Vékey K., Farkas R., Édesné Boldizsár M., Vincze B., Kremmer T.: Folyadékkromatográfiás módszerek alkalmazása a monoés oligoszacharidok analízisében, METT Elválasztástudományi Vándorgyőlés, Lillafüred, 2002. október 16-18. 15. Szöllısi Éva, Kremmer Tibor, Dibó Gábor: A kapilláris izoelektromos fókuszálás alkalmazása glikoproteinek jellemzésére, MTA Peptidkémiai Munkabizottsági Ülés, Balatonszemes, 2001. május 22. 8