Studium glykokonjugátů pomocí hmotnostní spektrometrie: Využitelnost pro diagnostiku

Mgr. Petra Ježková, Ph.D.

Doctoral thesis

Study of glycoconjugates by means of mass spectrometry: Utility for diagnostics

Abstract:

Glykosylace je jednou z posttranslačních modifikací proteinů a změny glykanů jsou spojovány s různými patologickými stavy. Glykany jsou běžně zakončeny záporně nabitou jednotkou/jednotkami kyseliny sialové (SK) navázanými na monosacharidy většinou prostřednictvím 2,6- nebo 2,3-vazby. MALDI (ionizace laserem za přítomnosti matrice) hmotnostní spektrometrie je jednou z technik často používaných pro glykosylační studie. Sialylované glykany v jejich nativních formách však obvykle nejsou detekovány během měření. Proto jsou ke zlepšení analýzy sialylovaných oligosacharidů používány různé derivatizační metodiky. Předložená práce představuje techniku, kombinující alkylesterifikaci a výhody značení phenylhydrazinem (PHN), který je vhodný pro detekci všech typů N-glykanů. Podle očekávání, PHN značené sialylované oligosacharidy s 2,6-vázanou SK mohou být rozpoznány podle dodatečného posunu molekulové hmotnosti odpovídající přítomnosti methylové nebo ethylové skupiny. Avšak, oligosacharidy s 2,3-vázanou SK mají navázanou ještě druhou jednotku PHN. Tato charakteristika v odlišnosti detekovaných produktů se ukázala výhodnou, protože není potřeba žádné další zpracování po esterifikaci ke stabilizaci laktonové formy původně produkované 3-vázanou SK. Jednoduchost a funkčnost této kombinované metody byla nejprve testována na jednoduchém trisacharidu - sialyllaktóze a její využitelnost pro biologické studie je prezentována na analýze N-glykanů získaných ze sér pacientů s rakovinou plic.

Abstract:

Glycosylation is one of the posttranslational modifications of proteins and changes in glycans have been associated with different pathological states. Glycans are commonly terminated with negatively charged sialic acid (SA) unit/s linked to monosaccharides mostly via 2,6- or 2,3-linkages. Matrix-assisted laser desorption mass spectrometry (MALDI-MS) is one of technique frequently used for glycosylation studies. However, sialylated glycans in their native forms are usually not detected during MS experiments. Therefore, different approaches have been employed to improve analysis of sialylated oligosaccharides. This work presents an advantage of phenylhydrazine (PHN) tagging for detection of all types N-glycans and coherent discrimination of SA linkages when this derivatization follows alkyl esterification. As expected, PHN labeled sialylated oligosaccharides with 2,6-linkage type of SA can be recognized according to additional shift mass corresponding to the presence of methyl or ethyl group. However, oligosaccharides with 2,3-linked SA residue were carrying the second PHN unit. Such result is beneficial as no further processing after esterification is needed to stabilize the lactone form originally produced by 3-linked SA. The simplicity and effectiveness of a combination of two procedures was first tested on a simple trisacharide - sialyllactose, and its utility for biological studies is presented on investigation of N-glycans in sera of lung cancer patients.

Keywords

derivatizace, esterifikace, glykany, hmotnostní spektrometrie, MALDI, phenylhydrazin derivatization, esterification, glycans, mass spectrometry, phenylhydrazine

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 17. 5. 2023

Thesis defence

• Date of defence: 22. 6. 2023
• Supervisor: RNDr. Erika Lattová, PhD.
• Reader: Mgr. Jana Lavická, Ph.D., prof. Mgr. Marek Šebela, Dr.

Masaryk University

Faculty of Science

Doctoral programme / field:
Genomics and Proteomics / Genomics and Proteomics