描述一个快速的方法是争取到在细胞外基质多糖结构的见解。该方法采用glycosylhydrolases特异性,灵敏度和质量允许微量的材料加以分析法的优势。这种技术直接用于组织本身的适应性。
介导的细胞对环境的直接接触是在许多生物细胞外基质。细胞外基质的一个共同点是,它们包含在复杂形式的糖蛋白糖基,蛋白多糖,和/或多糖。例子包括人类和动物细胞组成的纤维状蛋白和蛋白多糖或多糖的植物和真菌的细胞壁主要的细胞外基质,蛋白多糖/糖脂细菌的细胞壁。所有这些glycostructures都在细胞与细胞和细胞环境的通信和信号中扮演重要的角色。
一个非凡的细胞外基质的复杂的例子是在目前较高的植物细胞墙。他们的墙几乎完全是由糖,干重的75%,这个星球上最丰富的生物聚合物组成。因此,研究如何最好的利用这些材料作为一个碳中性的可再生资源,以取代化石燃料衍生石化进行。燃料转换的主要挑战仍然是酶解或化学降解,由于在目前这种独特的生物复合材料的独特glycostructures墙顽抗。
在这里,我们目前的植物细胞壁glycostructures的快速,灵敏的分析方法。这种方法OLIGO质谱分析(OLIMP)是基于从墙体材料促进特定glycosylhydrolases和后续分析的可溶性寡糖混合物使用基质辅助激光解吸/电离飞行时间质谱(MALDI-TOF/MS的低聚糖的酶释放1)(图1)。 OLIMP要求墙壁只有5000细胞为一个完整的分析,可以对组织本身2的执行,并适合高通量分析 3 。虽然由OLIMP溶解低聚糖的绝对数额不能确定的各种寡糖离子的相对丰度,可以划定从大众给予在墙上的原生多糖的替代模式的见解光谱。
OLIMP可用于分析的墙聚合物的种类繁多,仅由 4个特定酶的可用性的限制。例如,在植物细胞壁的酶聚合物的分析可用来分析的半纤维素xyloglucan 使用xyloglucanase 5,11,12,13,木聚糖使用远藤-β-(1-4),木聚糖酶6,7 ,或使用相结合的一个多聚半乳糖醛酸酶和methylesterase 8果胶多糖。此外,使用OLIMP glycosylhydrolase,甚至糖基转移酶活动相同的原则,可以监测和确定9。
OLIMP这里介绍的方法,使一个非常敏感和快速的分析,在细胞外基质聚合物。 OLIMP结合酶的释放与随后的MALDI – TOF分析的低聚物。一个的MALDI – TOF谱的生成需要不到一分钟,因此,OLIMP是适合的应用范围广泛,包括高通量的研究,如突变屏幕。 OLIMP不仅限于植物多糖,但有可能被应用于广泛的聚合物,只有通过具体的水解酶限制。然而,OLIMP限制,不能得到的聚合物的绝对丰度。
正如前面提到OLIMP可用于研究多种,在细胞外基质的物种多样性多糖的结构。作为一个例子,如图4代表主要草种的半纤维素,聚糖OLIMP频谱。在这里,来自温带草芒草的细胞壁物质消化使用木聚糖酶。
The authors have nothing to disclose.
这项工作是由美国能源生物科学研究所授予OO0G01。
Material Name | Type | Company | Catalogue Number | Comment |
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2,5-dihydroxybenzoic acid | Sigma-Aldrich | 37550 | 10mg/mL in water | |
BioRex MSZ 501(D) Resin | BioRad | 142-7425 | ||
Endoglucanase | Megazyme | E-CELTR | ||
Xylanase M6 | Megazyme | E-XYRU6 | ||
3mm metal balls | Retsch | 22.455.0011 | ||
Beat mill | Retsch | Mixer Mill MM400 | ||
MALDI-TOF | Shimadzu BioTech | Axima Performance | ||
MALDI target plate | Kratos Analytical | DE4555TA | ||
SpeedVac | Eppendorf | Vacufuge 5301 | ||
Vacuum manifold | Millipore | MSVMHTS00 | ||
Vacuum pump | Welch | DryFast Ultra 2032 |