Summary

야생형과 간암의 시알 산의 결정<em> CMAH</em> 넉 아웃 마우스.

Published: July 14, 2017
doi:

Summary

우리는 마우스 간의 간과 우유에서 N- 아세틸 뉴 라민 산 (N-acetylneuraminic acid)과 N- 글리콜로 누 라민 산 (N-glycolylenuraminic acid)을 측정하기위한 HPLC 기반 방법을 설명합니다.

Abstract

CMAH (cytidine monophosphate-N- 아세틸 뉴 라민 산 hydroxylase)는 포유류에서 cytidine monophosphate-N- acetylneuraminic acids의 산화를 담당합니다. 그러나, 인간은 CMAH 유전자의 일차 엑손 결실로 인해 시티 딘 모노 포스페이트 -N- 아세틸 뉴 라민 산을 시티 딘 모노 포스페이트 -N- 글리콜 릴 뉴 라민 산으로 산화시킬 수 없다. CMAH 활동의 결핍의 영향과 함축적 의미를보다 자세히 이해하기 위해 마우스에서의 Cmah 녹아웃 모델은 기초 및 응용 연구에 관심이 많습니다 . 이 마우스 모델의 표현형을 결정하기위한 분석 방법은 본원에 상세히 기재되어 있으며, 야생형 및 Cmah 녹아웃 마우스의 간 및 우유에서의 N- 아세틸 뉴 라민 산 및 N- 글리콜로 라민 산의 검출에 기초한다. 내인성 시알 산은 방출되고 o- 페닐 렌 디아민으로 유도체 화되어 형광 생성물을 생성하며, 이후에 HPLC로 분석 될 수있다. 제시된 프로토콜은또한 다양한 다른 기원의 우유 및 조직 샘플 분석에 사용되며 N-glycolylneuraminic acid의 영양 및 건강 효과를 조사하는 데 유용 할 수 있습니다.

Introduction

N- 아세틸 뉴 라민 산 (Neu5Ac)과 N- 글리콜 릴 뉴 라민 산 (Neu5Gc)은 대부분의 포유류에서 가장 흔한 시알 산입니다 1 . Neu5Ac를 내생 적으로 합성 할 수는 있지만, 인간은 CMP-Neu5Ac hydroxylase 2 , 3을 암호화하는 CMAH 유전자에서 1 차 엑손 결실로 인해 Neu5Gc를 생산할 수 없습니다. 그러나 동물성 식품은 Neu5Gc 4 , 5 , 6 의식이 공급원 일 수있어 Neu5Gc 항체 생산을 유도하여 Neu5Gc 7에 대한 면역 반응을 유발합니다. Neu5Gc의식이 효과는 만성 염증 및 여러 가지 다른 질병에 기여하는 것으로 의심됩니다 ( 8 , 9 , 10) . Neu5Gc의 효과를 종합적으로 이해하기 위해식용 시알 산의 효과에 대한 체계적인 연구를위한 동물 모델은 매우 바람직하다. 녹아웃 마우스를 분석하기위한 중합 효소 연쇄 반응 (polymerase chain reaction, PCR)을 기반으로 한 프로토콜이 잘 확립되어 있고 유전형 평가를위한 편리한 방법이지만, 대사 수준에서 표현형의 기능 분석에는보다 구체적인 분석 방법이 필요합니다. Cmah knock-out 마우스 모델의 표현형은 간 또는 우유 샘플에서 시알 산의 조성을 분리하고 분석하여 평가할 수 있습니다. 동물 조직에서 시알 산을 검출하는 몇 가지 방법이 이전에보고되었습니다 : 시알 산을 레조 르시 놀 11 또는 티오 바르 비 투산 12 와 반응 시키면 발색 생성물이 형성되고 플레이트 판독기를 사용하여 간단하게 분석 할 수 있지만 시알 산 산 함량이 결정될 수있다. 대안으로, 시알 산의 분석은 가스 크로마토 그래피13 , MALDI-ToF 질량 분광 분석법 14 또는 전류 법 15 . 그러나, 가장 일반적으로 적용되는 시알 산 분석 방법은 가수 분해 릴리스, 형광 유도체 화 및 후속 고성능 액체 크로마토 그래피 16 , 17 , 18에 근거합니다.

Protocol

동물 피험자에 관한 절차는 SPF에 수납 된 동물들과 실험 동물 복지에 관한 국가 지침 (과학 기술부, 중국 홍보, 2006)에 따라 난징 농업 대학교 실험 동물 센터의 윤리위원회의 승인을 받았다. 시설 (허가 ID : SYXK-J-2011-0037). 1. Cmah 녹아웃 마우스 모델 양주 대학교 (중국)의 비교 의학 센터에서 야생형 C57Bl / 6 마우스를 사용하십시오. 참고 : Cmah 녹아웃 ?…

Representative Results

설명 된 분석 방법의 개략적 인 개요는 그림 1에 표시되어 있으며 야생 형 및 Cmah 녹아웃 돌연변이 마우스의 우유 및 간 샘플에서 시알 산을 분리하고 형광 유도체 화 및 이러한 구성 요소의 HPLC 분석을 포함합니다. 그림 2 와 그림 3 은 homo- 과 heterozygous knock-out Cmah 마우스 (- / -와 +/-)와 ?…

Discussion

본 명세서에 제시된 프로토콜은 우유 및 간 샘플의 Neu5Gc의 상대적인 양을 분석하고 정량화함으로써 동형 접합성 Cmah 녹아웃 마우스의 표현형 평가를 가능하게한다. 형광 검출을 이용한 표준 HPLC 설정을 사용하여 분석을 수행 하였다. 이 절차의 가장 중요한 단계는 음이온 교환 컬럼을 준비하고 음이온 교환 크로마토 그래피를 수행하는 것입니다. 수지를 적절하게 침전시키고 적절한 세척 ?…

Declarações

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

이 작품은 중국 자연 과학 재단 (JV 및 LL에 부여 번호 31471703, A0201300537 및 31671854) 및 100 개의 외국 재능 계획 (JV에 부여 번호 JSB2014012)으로 부분적으로 지원되었습니다.

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.

Referências

  1. 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).
  2. 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).
  3. 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).
  4. 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).
  5. 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).
  6. 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).
  7. 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).
  8. Byres, E., et al. Incorporation of a non-human glycan mediates human susceptibility to a bacterial toxin. Nature. 456 (7222), 648-652 (2008).
  9. 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).
  10. 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).
  11. Svennerholm, L. Quantitative estimation of sialic acids. II. A colorimetric resorcinol-hydrochloric acid method. Biochim Biophys Acta. 24 (3), 604-611 (1957).
  12. Warren, L. The thiobarbituric acid assay of sialic acids. J Biol Chem. 234 (8), 1971-1975 (1959).
  13. 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).
  14. 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).
  15. 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).
  16. 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).
  17. 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).
  18. 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).
  19. Hedlund, M., et al. N-glycolylneuraminic acid deficiency in mice: implications for human biology and evolution. Mol Cell Biol. 27 (12), 4340-4346 (2007).
  20. Platt, R. J., et al. CRISPR-Cas9 knockin mice for genome editing and cancer modeling. Cell. 159 (2), 440-455 (2014).
  21. Zangala, T. Isolation of genomic DNA from mouse tails. J Vis Exp. (6), e246 (2007).
  22. Willingham, K., et al. Milk collection methods for mice and Reeves’ muntjac deer. J Vis Exp. (89), (2014).
  23. 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).
check_url/pt/56030?article_type=t

Play Video

Citar este artigo
Cao, C., Wang, W. J., Huang, Y. Y., Yao, H. L., Conway, L. P., Liu, L., Voglmeir, J. Determination of Sialic Acids in Liver and Milk Samples of Wild-type and CMAH Knock-out Mice.. J. Vis. Exp. (125), e56030, doi:10.3791/56030 (2017).

View Video