Determinazione degli acidi sialici nei campioni di fegato e latte di tipo selvatico e<em> CMAH</em> Mouse Knock-out.
Summary
Descriviamo un metodo basato su HPLC per la determinazione dell'acido N-acetilneuraminico e dell'acido N-glicolilenraminico nel fegato e nel latte del topo.
Abstract
CMAH (idrossilasi di citidina monofosfato-N-acetilneuraminico idrossilasi) è responsabile dell'ossidazione degli acidi citidina monofosfato-N-acetilneuraminico nei mammiferi. Tuttavia, l'uomo non può ossidare l'acido di citidina monofosfato-N-acetilneuraminico a acido citidico monofosfato-N-glicolico-neuraminico a causa di una delezione primaria di esone del gene CMAH . Per comprendere in modo più approfondito gli effetti e le implicazioni della mancanza di attività CMAH , il modello Cmah in topi è di grande interesse per la ricerca di base e applicata. Il metodo di analisi per determinare il fenotipo di questo modello di topo è qui descritto in dettaglio e si basa sulla rilevazione dell'acido N-acetilneuraminico e dell'acido N-glicolenuraminico nel fegato e nel latte di topi di tipo selvatico e Cmah . Gli acidi sialici endogeni vengono liberati e derivatizzati con o-fenilendiammina per generare derivati fluorogenici, che possono essere successivamente analizzati mediante HPLC. Il protocollo presentato può essereAnche applicato per l'analisi di campioni di latte e tessuti provenienti da varie altre origini e può essere utile per indagare gli effetti nutrizionali e sanitari dell'acido N-glycolylneuraminic.
Introduction
L'acido N-acetilneuraminico (Neu5Ac) e l'acido N-glycolylneuraminic (Neu5Gc) sono gli acidi sialici più comuni nella maggior parte dei mammiferi 1 . Sebbene in grado di sintetizzare Neu5Ac in modo endogeno, gli esseri umani non sono in grado di produrre Neu5Gc a causa di una delezione primaria dell'esone sul gene CMAH che codifica per una CMP-Neu5Ac idrossilasi 2 , 3 . Tuttavia, i prodotti alimentari a base di animali possono essere fonti dietetiche di Neu5Gc 4 , 5 , 6 , che portano alla produzione di anticorpi anti-Neu5Gc e quindi attivano una risposta immunitaria nei confronti di Neu5Gc 7 . Si sospetta che questo effetto dietetico di Neu5Gc contribuisca all'infiammazione cronica e alle varie malattie 8 , 9 , 10 . Per comprendere in modo completo gli effetti di Neu5Gc in hUmani, un modello animale per lo studio sistematico degli effetti degli acidi sialici alimentari è molto auspicabile. Anche se i protocolli basati sulla reazione a catena polimerica (PCR) per l'analisi dei topi knock-out sono ben stabiliti e un modo pratico per la valutazione genotipica, l'analisi funzionale del fenotipo a livello metabolico richiede metodi di analisi più specifici. Il fenotipo di un modello di topo knock-out Cmah può essere valutato isolando e analizzando la composizione degli acidi sialici nei campioni di fegato o di latte. Diversi metodi per la rilevazione di acidi sialici nei tessuti animali sono stati riportati in precedenza: la reazione degli acidi sialici con resorcinolo 11 o acido tiobarbiturico 12 determina la formazione di un prodotto cromoforico e può essere semplicemente analizzato utilizzando un setup basato su platereader, ma solo il totale sialico Può essere determinato il contenuto di acido. In alternativa, l'analisi degli acidi sialici è stata descritta anche utilizzando gas cromatografia13 , spettrometria di massa MALDI-ToF 14 o metodi amperometrici 15 . Tuttavia, i metodi di analisi dell'acido sialico più comunemente applicati sono basati sul rilascio idrolitico, seguito da derivatizzazione fluorescente e successiva cromatografia liquida ad alta prestazione 16 , 17 , 18 .
Protocol
Representative Results
Discussion
Il protocollo qui presentato consente di valutare fenotipicamente i topi omotigmatici di Cmah knock-out analizzando e quantificando le quantità relative di Neu5Gc di campioni di latte e fegato. L'analisi è stata eseguita utilizzando una configurazione standard HPLC con rilevazione di fluorescenza. La fase più critica di questa procedura è la preparazione delle colonne di scambio anionico e l'esecuzione della cromatografia per l'anione; Per sistemare correttamente la resina e per raccogl…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Questo lavoro è stato sostenuto in parte dalla Fondazione della Scienza Naturale della Cina (numeri di sovvenzione 31471703, A0201300537 e 31671854 per JV e LL) e 100 piani di talenti stranieri (numero di sovvenzione JSB2014012 a JV).
Materials
| Chemicals: | |||
| N-acetylneuraminic acid | Sigma | A0812 | |
| N-glycolylneuraminic acid | Sigma | 50644 | 1 mg aliquot should be sufficient |
| o-Phenylenediamine | Sigma | 694975 | |
| Sodium hydrogen sulfite | J&K Scientific Ltd | 75234 | |
| Tools/Materials: | |||
| 3 mL SPE tubes | Supelco | Sigma 57024 | empty solid phase extraction columns |
| Luer stopcock | Sigma | S7396 | to stop the flow of the SPE tube |
| Dowex 1X8 | Dow Chemicals | Sigma 44340 | 200-400 mesh |
| Dounce tissue grinder | Sigma | D8938 | tight fit |
| HPLC Analysis: | |||
| High-recovery HPLC vial | Agilent Technologies | #5188-2788 | |
| HPLC System | Shimadzu | Nexera | |
| Fluorescence Detector for HPLC | Shimadzu | RF-20Axs | |
| HPLC Column | Phenomenex | Hyperclone ODS | 250×4.6 mm |
| LCMS-grade H2O | Merck Millipore | #WX00011 | |
| LCMS-grade Acetonitrile | Merck Millipore | #100029 | Hypergrade |
| Ammonium hydroxide solution | Fluka | #44273 | puriss. P.a. |
Riferimenti
- Lamari, F. N., Karamanos, N. K. Separation methods for sialic acids and critical evaluation of their biologic relevance. J Chromatogr B Analyt Technol Biomed Life Sci. 781 (1-2), 3-19 (2002).
- Irie, A., Koyama, S., Kozutsumi, Y., Kawasaki, T., Suzuki, A. The molecular basis for the absence of N-glycolylneuraminic acid in humans. J Biol Chem. 273 (25), 15866-15871 (1998).
- Chou, H. H., et al. A mutation in human CMP-sialic acid hydroxylase occurred after the Homo-Pan divergence. Proc Natl Acad Sci U S A. 95 (20), 11751-11756 (1998).
- Rehan, I. F., et al. Large-Scale Glycomics of Livestock: Discovery of Highly Sensitive Serum Biomarkers Indicating an Environmental Stress Affecting Immune Responses and Productivity of Holstein Dairy Cows. J Agric Food Chem. 63 (48), 10578-10590 (2015).
- Wang, B., McVeagh, P., Petocz, P., Brand-Miller, J. Brain ganglioside and glycoprotein sialic acid in breastfed compared with formula-fed infants. Am J Clin Nutr. 78 (5), 1024-1029 (2003).
- Yao, H. L., et al. Quantification of sialic acids in red meat by UPLC-FLD using indoxylsialosides as internal standards. Glycoconj J. 33 (2), 219-226 (2016).
- Nguyen, D. H., Tangvoranuntakul, P., Varki, A. Effects of natural human antibodies against a nonhuman sialic acid that metabolically incorporates into activated and malignant immune cells. J Immunol. 175 (1), 228-236 (2005).
- Byres, E., et al. Incorporation of a non-human glycan mediates human susceptibility to a bacterial toxin. Nature. 456 (7222), 648-652 (2008).
- Hedlund, M., Padler-Karavani, V., Varki, N. M., Varki, A. Evidence for a human-specific mechanism for diet and antibody-mediated inflammation in carcinoma progression. Proc Natl Acad Sci U S A. 105 (48), 18936-18941 (2008).
- Tangvoranuntakul, P., et al. Human uptake and incorporation of an immunogenic nonhuman dietary sialic acid. Proc Natl Acad Sci U S A. 100 (21), 12045-12050 (2003).
- Svennerholm, L. Quantitative estimation of sialic acids. II. A colorimetric resorcinol-hydrochloric acid method. Biochim Biophys Acta. 24 (3), 604-611 (1957).
- Warren, L. The thiobarbituric acid assay of sialic acids. J Biol Chem. 234 (8), 1971-1975 (1959).
- Kakehi, K., Maeda, K., Teramae, M., Honda, S., Takai, T. Analysis of sialic acids by gas chromatography of the mannosamine derivatives released by the action of N-acetylneuraminate lyase. J Chromatogr. 272 (1), 1-8 (1983).
- Wheeler, S. F., Domann, P., Harvey, D. J. +3)-+and+alpha(2+–>+6)-isomers.”>Derivatization of sialic acids for stabilization in matrix-assisted laser desorption/ionization mass spectrometry and concomitant differentiation of alpha(2 –> 3)- and alpha(2 –> 6)-isomers. Rapid Commun Mass Spectrom. 23 (2), 303-312 (2009).
- Hurum, D. C., Rohrer, J. S. Determination of sialic acids in infant formula by chromatographic methods: a comparison of high-performance anion-exchange chromatography with pulsed amperometric detection and ultra-high-performance liquid chromatography methods. J Dairy Sci. 95 (3), 1152-1161 (2012).
- Ito, M., et al. An improved fluorometric high-performance liquid chromatography method for sialic acid determination: an internal standard method and its application to sialic acid analysis of human apolipoprotein. E. Anal Biochem. 300 (2), 260-266 (2002).
- Naito, Y., et al. Germinal Center Marker GL7 Probes Activation-Dependent Repression of N-Glycolylneuraminic Acid, a Sialic Acid Species Involved in the Negative Modulation of B-Cell Activation. Mol Cell Biol. 27 (8), 3008-3022 (2007).
- Manzi, A. E., et al. High-pressure liquid chromatography of sialic acids on a pellicular resin anion-exchange column with pulsed amperometric detection: a comparison with six other systems. Anal Biochem. 188 (1), 20-32 (1990).
- Hedlund, M., et al. N-glycolylneuraminic acid deficiency in mice: implications for human biology and evolution. Mol Cell Biol. 27 (12), 4340-4346 (2007).
- Platt, R. J., et al. CRISPR-Cas9 knockin mice for genome editing and cancer modeling. Cell. 159 (2), 440-455 (2014).
- Zangala, T. Isolation of genomic DNA from mouse tails. J Vis Exp. (6), e246 (2007).
- Willingham, K., et al. Milk collection methods for mice and Reeves’ muntjac deer. J Vis Exp. (89), (2014).
- Goncalves, L. A., Vigario, A. M., Penha-Goncalves, C. Improved isolation of murine hepatocytes for in vitro malaria liver stage studies. Malar J. 6, 169 (2007).
