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植物蛋白质组学和糖基化实验(三)

2020.8.24
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王辉

致力于为分析测试行业奉献终身

3. 糖基释放后的蛋白质分析

1 ) 糖基释放的化学处理方法

还原性氨化反可应选择性的解离糖蛋白上的 O-糖苷(见注释 10) 。去糖基化的蛋白用 1D SDS-PAGE 分析,将其迁移情况与其糖基化形式的蛋白进行比较,电泳迁移率的增加是 O-连糖苷出现在蛋白上的证据(见注释 11)。

( 1 ) 将 1 mg 纯化的蛋白样品放入带聚四氟乙烯涂层的螺旋盖子的玻璃管中,进行冻干处理。

( 2 ) 将干燥样品溶解于 500 μl 硼氢化钠溶液中,盖紧玻璃管,37°C 过夜放置。

( 3 ) 逐滴添加乙酸来终止还原性氨化反应,直至无气体产生。再加入 500 μl 的 10% 乙酸甲醇溶液。在通风橱内风干。重复洗涤过程 3 次以洗去剩余的硼酸盐。

( 4 ) 去糖基化处理后,去糖基化蛋白用 4 倍体积的乙醇于 -20°C 过夜沉淀处理,用合适的缓冲液溶解沉淀物用于 1D SDS-PAGE。同时可回收乙醇相中的糖苷,用于单糖组分分析(见 25. 3.2 节 2) 。

2)  N-或 O-糖苷酶的酶促处理

用糖苷酶处理纯化获得的糖蛋白可得到进一步的信息。内切糖苷酶 H ( Endo H ) 只能通过水解 N-糖苷中心的两个 GlcNAc 残基之间的糖苷键,来解离植物糖蛋白中的高甘露糖型的 N-糖苷(图 25-3)。多肽 N-糖苷酶( PNGase) 通过水解位于肽链骨架天冬酰胺和寡聚糖近端 GlcNAc 之间的键,解离高甘露糖 N-糖苷和复合 N-糖苷。PNGaseF,一种被广泛应用于哺乳动物糖蛋白分析的 N-糖苷酶,可解离高甘露糖 N- 糖苷和复合 N-糖苷,但不能水解与邻近 GlcNAc 连接的 α-1-3-岩藻糖残基。PNGaseA 可解离所有类型的植物糖苷(图 25-3),但它几乎只对糖肽起作用,所以需要在去糖基化之前酶解糖蛋白 [23,24] 。糖蛋白或肽的去糖基化分析方法有:①电泳迁移的增加;② Endo H 或 PNGaseF 处理后,糖蛋白对糖苷特异性探针免疫活性的丧失;③ EndoH、 PNGase F 或 PNGase A 处理后的质谱分析。对于 O-糖苷酶可以采用同样的手段和方法,但是我们实验室很少用,因此不在此详述(详情见参考文献 25 和 26)。

内切糖苷酶 H 去糖基化。

( 1 ) 在用 EndoH 去糖基化酶促处理之前,将纯化获得的蛋白质在 1% SDS ( m/V)存在下,100°C 加热变性处理 5 min。

( 2 ) 用 150 mmol/L 乙酸钠溶液(pH 5.7 ) 将样品稀释 5 倍,加入 10 mU 的 Endo H,将混合液在 37°C 温育 6 h。

( 3 ) 如果酶切后要进行电泳、亲和反应或者免疫检测,那么,要在去糖基化反应后,加入等体积的两倍浓度的电泳样品缓冲液(见 25.3. 2 节 1) ,酶切处理后的样品也可脱盐处理,用于质谱分析。

肽 N-糖苷酶 F去糖基化:

( 1 ) 用 含 0.1% SDS 的 0.1 mmol/L Tris-HCl ( pH 7.5 ) 消化处理待酶切的蛋白样品。

( 2 ) 样品在 100℃ 加热 5 min,将蛋白质变性。室温下降温,然后加入含 0.5% Nonidet  P-40 的等体积的  0.1 mmol/L Tris- HCl,pH 7.5 ( 见注释 12)。

( 3 ) 用肽 N-糖苷酶 F 37°C 温育样品 24 h ( 1 U 酶/100 μg 蛋白用)。

( 4 ) 酶解消化后,用 4 倍体积的乙醇在 -20°C,过夜沉淀去糖基化蛋白质。

( 5 ) 离心样品。回收沉淀中的去糖基化蛋白,并将其溶解在适当的缓冲液中,供凝胶电泳和质谱分析。

肽 N-糖苷酶 A 去糖基化:

( 1 ) 将 100 μg 蛋白质样品溶解在 500 μl 的 10 mmol/L HCl ( pH 2.2 ) 中,加入 10 μg 胃蛋白酶,37°C 消化 24 h,再次加入同样量的胃蛋白酶,继续消化 24h。100°C 加热 5 min 终止反应。

( 2 ) 冷却样品,然后取 10% 的溶液用 C18 色谱柱纯化肽和糖肽混合物。

( 3 ) 用 5 mL 乙腈冲洗 C18 层析柱,再用 5 mL 水冲洗 C18 层析柱。用蒸馏水将稀释的样品定容至终容积为 1 ml,加样到 C18 层析柱。用 5 mL 水冲洗柱子去除样品中的盐分,用 5 ml 乙腈洗脱结合到柱子上的肽。吹干乙腈浓缩肽样品。用 MALDI-TOF 质谱检测肽和糖肽的分子质量,这样可在内切糖苷酶 A 处理之前,获得糖肽的质量数据。

( 4 ) 将剩余的样品冷冻干燥,溶解在 500 μl 的 100 mmol/L 乙酸钠溶液(pH 5.5 ) 中。

( 5 ) 将样品用 0.1 mU 肽 N-糖苷酶 A 在 37°C 消化 18 h。然后冷冻干燥样 品,用 C18 色谱柱,按照步骤(2 ) 和 步骤(3 ) 的操作,将肽与寡聚糖分开。通过 MALDI-TOF 质谱分析去糖基化肽,比较去糖基化处理前后得到的两种谱型,得到一些由于 N- 糖苷的去除引起的离子质量差异,结合去糖基化过程中所使用的酶和植物糖蛋白的信息,来判断蛋白质上 N-糖苷的种类和结构形式。

这个实验所需要的试剂都包含在检测试剂盒中,商品酶促去糖基化试剂盒由 Prozyme 公司生产。需要说明的是,按厂家说明使用该试剂盒。实验者可以获得有关被测糖蛋白上的糖苷类型(N - 和 O- 连接)的信息。


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