CN103380378A - 糖链荧光标记方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的目的是提供简便地对糖链进行荧光标记的方法和该方法中使用的糖链捕捉载体。根据本发明,提供一种糖链荧光标记方法,其中,在用于捕捉糖链的具有伯氨基的载体中,用上述伯氨基捕捉、回收、精制糖链,使捕捉到的糖链从载体游离,并且用0.5mmol/L以上的包含芳香胺的荧光物质对糖链进行标记。
Description
技术领域
本发明是对糖链分子进行回收、分离、精制,并为了测定而进行荧光标记的糖链荧光标记方法,涉及捕捉糖链分子的糖链捕捉载体和上述糖链的标记方法。
本申请基于2011年3月11日在日本申请的特愿2011-053897号主张优先权,在此援用其内容。
背景技术
在生物化学领域,近年来,作为继核酸、蛋白质之后的第三链,糖链分子受到关注。特别是进行了细胞的分化和癌化、免疫反应和受精等的相关的研究,持续尝试创制新的医药和医疗材料。
另外,糖链是很多毒素、病毒和细菌等的受体,另外,也作为肿瘤的标记物受到关注,在这些领域中,同样也持续尝试创制新的医药和医疗材料。
但是,就糖链而言,虽然认识到了其研究的重要性,但是由于其复杂的结构和多样性,与作为第一链、第二链的核酸、蛋白质比较,研究的推进非常缓慢。
因此,近年来,要求迅速、简便并且高精度地解析糖链结构的方法,通过高效液相色谱法(HPLC)、核磁共振法、毛细管电泳法(CE法)、质谱分析法、凝集素阵列法等多种多样的方法进行糖链解析。为了使用这些各种方法对糖链进行解析,需要预先将糖链与生物体试样中包含的蛋白质、肽、脂质、核酸等分离、精制。另外,HPLC和CE从分离好、再现性好、定量性、灵敏度高等方面出发,是广泛使用的方法,但是,为了得到高的灵敏度,需要利用还原氨化法等对糖链的还原末端进行标记。但是,这些糖链的精制和标记化花费时间和工时,难以一次制备大量的试样。
对糖链进行荧光标记来进行解析的方法,已开发多种(例如专利文献1、2、3)。但是,其标记化效率不是100%,在1个样品中被标记的糖链和未被标记的糖链混合存在,该状况在使用HPLC或CE进行荧光检测时不会成为大的问题,但是在利用质谱分析法对糖链进行分析时,存在峰变得复杂的问题。另外,在标记化效率差的情况下,在利用HPLC或CE进行的分析中,也存在产生灵敏度降低的问题的可能性。现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开平7-20131号公报
专利文献2:日本特开2006-098367号公报
专利文献3:日本特开2008-309501号公报
发明内容
发明要解决的技术问题
本发明的目的是提供简便并且高效率地对糖链进行荧光标记的方法。
用于解决技术问题的手段
上述目的能够通过下述(1)~(7)所述的本发明来实现。
(1)一种糖链荧光标记方法,其对糖链进行荧光标记,其特征在于:使浓度为0.5mol/L以上的包含芳香胺的荧光物质与糖链反应来进行标记。
(2)如(1)所述的糖链荧光标记方法,其中,芳香胺的芳香环部分为苯环、芘环、萘环、吖啶酮环、荧光素环、丹酰环、香豆素环、吖啶环或它们中的任一个的衍生物。
(3)如(1)或(2)所述的糖链荧光标记方法,其中,包含芳香胺的荧光物质的激发波长为330~750nm。
(4)如(1)~(3)中任一项所述的糖链荧光标记方法,其中,包含芳香胺的荧光物质的发光波长为420~780nm。
(5)如(1)~(4)中任一项所述的糖链荧光标记方法,其中,上述具有芳香胺的荧光物质为选自2-氨基苯甲酰胺、2-氨基苯甲酸、8-氨基芘-1,3,6-三磺酸盐或酯、8-氨基萘-1,3,6-三磺酸盐或酯、2-氨基-9(10H)-吖啶酮、5-氨基荧光素、丹酰乙二胺、7-氨基-4-甲基香豆素、3-氨基苯甲酸、7-氨基-1-萘酚、3-(乙酰氨基)-6-氨基吖啶和上述具有芳香胺的荧光物质中的任一个的衍生物中的至少一种荧光物质。
(6)如(1)~(5)中任一项所述的糖链荧光标记方法,其中,使用糖链捕捉载体捕捉并精制糖链之后,使糖链从上述糖链捕捉载体游离,用上述包含芳香胺的荧光物质对游离的糖链进行标记。
(7)如(6)所述的糖链荧光标记方法,其中,上述糖链捕捉载体为具有由下述的(化学式1)表示的结构的聚合物颗粒:
[化学式1]
R1和R2表示可以插入有-O-、-S-、-NH-、-CO-或-CONH-的碳原子数1~20的烃链,R3、R4和R5表示H、CH3或碳原子数2~5的烃链,m和n表示单体单元数。
(8)如(6)或(7)所述的糖链荧光标记方法,其中,上述糖链捕捉载体为具有由下述的(化学式2)表示的结构的聚合物颗粒:
[化学式2]
m和n为与上述相同的意思。
(9)如(1)~(8)中任一项所述的糖链荧光标记方法,其中,上述糖链为来自生物体的物质。
(10)如(1)~(9)中任一项所述的糖链荧光标记方法,其中,上述糖链为:与糖氨酸、糖肽、糖蛋白、糖脂、氨基多糖、蛋白多糖、糖基磷脂酰肌醇、肽聚糖和脂多糖中的任一个结合的糖链;或游离的糖链。
(11)一种在(1)~(10)中任一项所述的糖链荧光标记方法中使用的试剂盒。
发明效果
根据本发明,能够简便并且高效率地对糖链分子进行荧光标记。
附图说明
图1是本申请的实施例的研究中得到的HPLC图的代表例。
图2是将本申请的实施例1、实施例2、实施例3和比较例1中得到的峰的总面积作图而得到的图。
图3是将本申请的实施例2、实施例4和比较例2中得到的峰的总面积作图而得到的图。
具体实施方式
本发明涉及用于利用HPLC或质谱分析测定对糖链进行分析的糖链标记方法。特别涉及在糖链捕捉载体上捕捉糖链并进行精制之后,使糖链游离,利用荧光物质对糖链进行标记的方法。另外,本发明还涉及在本发明的糖链标记方法中使用的试剂盒。
作为用荧光试剂对糖链进行标记的方法,一般使用被称为还原氨化法的方法。在糖链试样中添加具有氨基的荧光试剂,使在糖链还原末端形成的醛基与荧光试剂的氨基反应,将形成的席夫碱用还原剂还原,由此,在糖链的还原末端导入荧光标记。
为了提高糖链标记的效率,在本发明中,提高荧光试剂浓度,增加反应机会,由此,达到进一步提高荧光标记糖链的收率的目的。
具体而言,如以下所述。
(关于糖链)
本发明中使用的糖链,没有特别限定,可以是血液、体液、组织提取物等来自生物体的物质,也可以是通过化学合成生成的糖链化合物。
另外,包含的糖链能够选自:与糖氨酸、糖肽、糖蛋白、糖脂、氨基多糖、蛋白多糖、糖基磷脂酰肌醇、肽聚糖和脂多糖中的任一个结合的糖链;或游离的糖链。
(糖链标记)
作为对糖链进行标记的方法,可以列举使芳香胺作用于糖链,利用还原氨化反应使糖链与上述标记化合物结合的方法。
使用的标记试剂只要是芳香胺就没有特别限定,优选选自下述的含有氨基的物质。
作为例子,可以列举2-氨基苯甲酰胺、2-氨基苯甲酸、8-氨基芘-1,3,6-三磺酸盐或酯、8-氨基萘-1,3,6-三磺酸盐或酯、2-氨基-9(10H)-吖啶酮、5-氨基荧光素、丹酰乙二胺、7-氨基-4-甲基香豆素、3-氨基苯甲酸、7-氨基-1-萘酚、3-(乙酰氨基)-6-氨基吖啶,其中,从作为试剂的获得、和反应的简便性出发,2-氨基苯甲酰胺或2-氨基苯甲酸是有效的。另外,只要能够维持作为标记试剂的功能,也优选使用它们的衍生物。
在使用2-氨基苯甲酰胺或2-氨基苯甲酸作为芳香胺的情况下,在一般条件下,以0.35mol/L使用,但是,通过以0.5mol/L以上的浓度、优选1.4mol/L以上的浓度使用,能够使标记效率提高。但是,当浓度超过3mol/L时,将反应中未使用的芳香胺除去变得困难,因此,最优选的浓度为1.4mol/L以上3mol/L以下。
另外,关于液量,在使用颗粒作为捕捉糖链的载体的情况下,通常为浸没颗粒的程度的液量,例如,相对于5mg的颗粒为50μL,通过使容量为双倍量的100μL,能够提高标记效率。液量也可以超过100μL,但是,将反应中未使用的芳香胺除去变得困难,因此,相对于5mg的颗粒,优选调整为100μL~200μL之间。
(利用还原氨化反应的标记方法)
具体而言,在利用2-氨基苯甲酰胺进行标记的情况下,在装有精制的糖链的反应容器中加入在30%乙酸/二甲基亚砜(DMSO)中溶解2-氨基苯甲酰胺至1.4M的浓度、并溶解氰基硼氢化钠至1M的浓度而得到的溶液100μL,在30~70℃反应1~10小时,由此实现标记。
(关于糖链捕捉载体)
糖链也能够以液相进行反应,但是,通过使用以下说明的糖链捕捉载体,能够连续地进行糖链的精制、回收、和利用荧光试剂进行的标记。
(关于糖链捕捉载体)
上述糖链捕捉载体是在其表面具有用于捕捉糖链的反应性的伯氨基的载体,作为上述伯氨基,优选具有氧氨基(oxylamino group)或酰肼基。这些基团即使在不存在酶或偶联试剂等的条件下也能够与作为糖链还原末端的醛基反应并结合,因此优选。
上述糖链捕捉载体优选为具有下述通式[化学式1]的结构的颗粒:
[化学式1]
(R1和R2表示可以插入有-O-、-S-、-NH-、-CO-或-CONH-的碳原子数1~20的烃链,R3、R4和R5表示H、CH3或碳原子数2~5的烃链,m和n表示单体单元数)。
另外,上述载体优选为不溶于水溶液和有机溶剂的载体,材质没有特别限定,能够选择玻璃或耐有机溶剂性优异的树脂,例如聚硅氧烷、聚苯乙烯、乙烯-马来酸酐共聚物、聚甲基丙烯酸甲酯等。
上述载体优选为由具有交联聚合物结构的聚合物基体构成的颗粒,该交联聚合物结构具有下述通式[化学式2]的结构:
[化学式2]
(m和n与上述同样)。
上述糖链捕捉载体的形态没有特别限定,优选为颗粒或板状的形态。为了制作糖链库,存在同时处理多个试样的可能性,此时,通过使用填充有颗粒的柱,能够进行连续的处理。另外,如果是多孔板,则能够同时处理多个检测体。作为多孔板,能够适当使用6、12、24、48、96、384孔等的多孔板。
除了式[2]的载体以外,作为颗粒的材料能够使用无机物质。作为构成上述颗粒的无机物质,能够使用颗粒状的物质,例如,可以列举二氧化硅颗粒、氧化铝颗粒、玻璃颗粒、金属颗粒等。另外,作为有机高分子物质,能够使用将以琼脂糖(agarose)、琼脂糖凝胶(sepharose)为代表的多糖类凝胶、作为乙烯化合物的聚合物的高分子聚合物制成颗粒状而得到的物质。
另外,制成颗粒时的形状优选为球状,优选为平均粒径0.1μm以上500μm以下的颗粒。该情况下的平均粒径是通过测量在光学显微镜视野中观察的各颗粒的直径而求出的。具有这样的范围的粒径的载体颗粒,容易通过离心分离、过滤等进行回收,并且,因为具有充分的表面积,所以可以认为与糖链的反应效率也高。在粒径大幅大于上述范围的情况下,表面积变小,因此,有与糖链的反应效率降低的情况。另外,在粒径大幅小于上述范围的情况下,有特别难以通过过滤回收颗粒的情况。另外,在将颗粒填充在柱中使用的情况下,当粒径过小时,有通液时的压力损失变大的情况。
在本发明中,固定在载体上的糖链没有特别限定,可以是血液、体液、组织提取物等来自生物体的物质,也可以是通过化学合成生成的糖链化合物。
另外,包含的糖链能够选自:游离的糖链;或与糖氨酸、糖肽、糖蛋白、糖脂、氨基多糖、蛋白多糖、糖基磷脂酰肌醇、肽聚糖和脂多糖中的任一个结合的糖链。
(关于糖链捕捉)
使用上述糖链捕捉载体的糖链还原末端与伯氨基的结合反应的条件的一个具体例子为:pH2~7,反应温度50~100℃、优选60~90℃、更优选70~85℃,反应时间15~120分钟。最优选的条件为:pH3~6,反应温度80℃,反应时间1小时。
在pH小于3或者超过7的情况下,作为中间体的亚胺体的生成变慢,因此捕捉效率降低。在反应温度小于50℃的情况下,有反应效率显著恶化的情况,不能充分捕捉糖链。优选反应在开放体系中进行,以使溶剂完全蒸发。这是出于以下目的:随着溶剂的蒸发,溶液浓度被无限浓缩,由此发生充分的反应。
另外,在反应温度超过90℃的情况下,会对糖链自身造成不良影响、并且在载体为塑料的情况下根据种类的不同会发生变形、熔融。
在反应时间短于30分钟的情况下,有不能得到充分的结合反应的情况,不能充分捕捉糖链。另外,超过90分钟的反应,没有发现进一步捕捉糖链,只是花费时间,没有效果。
(关于夹杂物的除去)
捕捉有糖链的状态的糖链捕捉载体,需要进行清洗以除去夹杂物。
在此,作为清洗液使用的溶液,可以使用:甲醇、乙醇等醇类;水和水性缓冲液等。在此,在使用水溶液清洗的情况下,优选该水溶液的pH为中性附近,其pH优选为4~10,更优选为6~8。
上述的捕捉有糖链的载体,通过清洗,能够将精制原料中的糖链以外的夹杂物简单地除去,能够与载体一起仅回收糖链。
作为清洗方法,在颗粒的情况下,能够通过浸渍在清洗液中,反复更换清洗液来进行清洗。
具体而言,在离心沉淀管或管中装入颗粒,加入清洗液,并振荡之后,反复进行通过离心操作使颗粒沉淀、将上清液除去的操作来进行清洗。
例如,能够在离心管内装入颗粒,加入清洗液,重复进行在使颗粒自然沉降或者通过离心分离强制使颗粒沉降之后、将上清液除去的操作来进行清洗。上述清洗操作优选进行3~6次。
在板的情况下,能够通过反复进行在各孔内分注清洗液并吸引除去来简便地进行清洗。另外,也可以根据需要使用能够对板进行离心的离心分离机。
另外,也能够使用作为管状的容器的过滤管,该过滤管在底面部安装有具有液体能够透过但是上述颗粒不能透过的孔径的过滤器。通过将颗粒装入上述过滤管中使用,能够将清洗所需要的清洗液通过过滤器除去,不需要上述的离心操作后的除去上清液的工序,能够提高操作性。
另外,各种在底部安装有上述过滤器的6~384孔的多孔板已有市售,通过使用这些板,能够提高通过量。特别是对于96孔多孔板,已开发有溶液分注设备、吸引除去系统和板的搬送系统(例如贝克曼库尔特公司(Beckman Coulter Inc.)的Biomek系列),最适于提高通过量,可以使用该自动设备进行一系列的操作。
另外,在使用多孔板的情况下,可以通过过滤操作或离心操作将糖链捕捉物质以外的物质除去。
可以将糖链捕捉载体填充在柱中,在柱中连续进行从糖链捕捉反应到标记的处理。由此,能够进行大量的糖链精制和标记。
实施例
以下,根据实施例和比较例对本发明进行详细说明,但是本发明并不限定于此。
<实施例1>
(糖链样品的制备)
将1mg来自牛血清的IgG(SIGMA,I5506)溶解在50μL的100mM碳酸氢铵(和光纯药,017-02875)中之后,加入5μL的120mM的DTT(二硫苏糖醇,SIGMA,D9779),在60℃反应30分钟。反应结束后,加入10μL的123mM的IAA(碘乙酰胺,和光纯药,093-02152),在遮光下,在室温反应1小时。接着,利用400U的胰蛋白酶(SIGMA,T0303)进行蛋白酶处理,使蛋白质部分成为肽片段。将反应溶液在90℃处理5分钟之后,利用5U的糖苷酶F(Roche,1-365-193)进行处理,使糖链从肽游离,得到预处理完的生物体试样。
(利用糖链捕捉载体进行的糖链精制)
在装有5mg作为糖链捕捉用载体的具有酰肼基的颗粒(BlotGlyco(R),住友电木株式会社(Sumitomo Bakelite Co.,Ltd.)制造,BS-45603)的一次性柱中加入20μL的上述糖链溶液和180μL的2%乙酸/乙腈溶液,在80℃反应1小时。反应在开放体系中进行,通过目视确认为溶剂完全蒸发、颗粒干固的状态。用胍溶液、水、甲醇、三乙胺溶液清洗颗粒后,添加10%乙酸酐/甲醇,在室温反应30分钟,将未反应的酰肼基封端。封端后,用甲醇、盐酸水溶液、水清洗颗粒。
接着,在装有颗粒的一次性柱中加入20μL的超纯水和180μL的2%乙酸/乙腈溶液,在70℃反应1.5小时。反应在开放体系中进行,通过目视确认为溶剂完全蒸发、颗粒干固的状态。
(糖链标记)
利用2-氨基苯甲酰胺(2-AB,和光纯药,574-92441)进行标记。在装有颗粒的一次性柱中,添加在30%乙酸/二甲基亚砜(DMSO)混合溶剂中溶解2-AB和氰基硼氢化钠至最终浓度分别为0.7M和1M而制备得到的溶液100μL,在60℃反应2小时。
(剩余2AB的除去)
回收50μL反应溶液,用乙腈稀释至10倍之后,添加到硅胶柱(BlotGlyco试剂盒附属品)中,使标记糖链吸附在硅胶上。用乙腈对柱进行清洗之后,用50μL超纯水回收标记糖链。
(标记化糖链的检测)
用HPLC测定得到的标记糖链。使用氨基柱(Shodex AsahipakNH2P-50),以激发波长330nm、荧光波长420nm进行测定。
<实施例2>
除了下述的糖链标记工序以外,糖链样品的制备、利用糖链捕捉载体进行的糖链精制、剩余2AB的除去、标记化糖链的检测与实施例1同样地进行。
(糖链标记)
利用2-氨基苯甲酰胺(2-AB,和光纯药,574-92441)进行标记。在装有颗粒的一次性柱中,添加在30%乙酸/二甲基亚砜(DMSO)混合溶剂中溶解2-AB和氰基硼氢化钠至最终浓度分别为1.4M和1M而制备得到的溶液100μL,在60℃反应2小时。
<实施例3>
除了下述的糖链标记工序以外,糖链样品的制备、利用糖链捕捉载体进行的糖链精制、剩余2AB的除去、标记化糖链的检测与实施例1同样地进行。
(糖链标记)
利用2-氨基苯甲酰胺(2-AB,和光纯药,574-92441)进行标记。在装有颗粒的一次性柱中,添加在30%乙酸/二甲基亚砜(DMSO)混合溶剂中溶解2-AB和氰基硼氢化钠至最终浓度分别为2.8M和1M而制备得到的溶液100μL,在60℃反应2小时。
<实施例4>
除了下述的糖链标记工序以外,糖链样品的制备、利用糖链捕捉载体进行的糖链精制、剩余2AB的除去、标记化糖链的检测与实施例1同样地进行。
(糖链标记)
利用2-氨基苯甲酰胺(2-AB,和光纯药,574-92441)进行标记。在装有颗粒的一次性柱中,添加在30%乙酸/二甲基亚砜(DMSO)混合溶剂中溶解2-AB和氰基硼氢化钠至最终浓度分别为1.4M和1M而制备得到的溶液200μL,在60℃反应2小时。
<比较例1>
除了下述的糖链标记工序以外,糖链样品的制备、利用糖链捕捉载体进行的糖链精制、剩余2AB的除去、标记化糖链的检测与实施例1同样地进行。
(糖链标记)
利用2-氨基苯甲酰胺(2-AB,和光纯药,574-92441)进行标记。在装有颗粒的一次性柱中,添加在30%乙酸/二甲基亚砜(DMSO)混合溶剂中溶解2-AB和氰基硼氢化钠至最终浓度分别为0.35M和1M而制备得到的溶液100μL,在60℃反应2小时。
<比较例2>
除了下述的糖链标记工序以外,糖链样品的制备、利用糖链捕捉载体进行的糖链精制、剩余2AB的除去、标记化糖链的检测与实施例1同样地进行。
(糖链标记)
利用2-氨基苯甲酰胺(2-AB,和光纯药,574-92441)进行标记。在装有颗粒的一次性柱中,添加在30%乙酸/二甲基亚砜(DMSO)混合溶剂中溶解2-AB和氰基硼氢化钠至最终浓度分别为1.4M和1M而制备得到的溶液50μL,在60℃反应2小时。
将上述研究中得到的HPLC图的代表例示于图1。另外,将实施例1、实施例2、实施例3和比较例1中得到的峰的总面积作图而得到的图示于图2。随着浓度比一般使用的0.35M变高,得到的峰面积值变大。
接着,将实施例2、实施例4和比较例2中得到的峰的总面积作图而得到的图示于图3。随着溶液量比50μL变多,得到的峰面积值变大。
根据上述的结果可知,使用糖链捕捉载体捕捉并精制糖链之后,使糖链游离,用包含芳香胺的高浓度(0.5mol/L以上)的荧光物质对游离的糖链进行标记,这样的本发明的糖链荧光标记方法,具有优异的效果。
产业上的可利用性
根据本发明,能够简便地回收、精制糖链,利用芳香胺实施糖链标记,并能够提供上述糖链。
Claims (11)
1.一种糖链荧光标记方法,其对糖链进行荧光标记,其特征在于:
使浓度为0.5mol/L以上的包含芳香胺的荧光物质与糖链反应来进行标记。
2.如权利要求1所述的糖链荧光标记方法,其特征在于:
芳香胺的芳香环部分为苯环、芘环、萘环、吖啶酮环、荧光素环、丹酰环、香豆素环、吖啶环或它们中的任一个的衍生物。
3.如权利要求1或2所述的糖链荧光标记方法,其特征在于:
包含芳香胺的荧光物质的激发波长为330~750nm。
4.如权利要求1~3中任一项所述的糖链荧光标记方法,其特征在于:
包含芳香胺的荧光物质的发光波长为420~780nm。
5.如权利要求1~4中任一项所述的糖链荧光标记方法,其特征在于:
所述具有芳香胺的荧光物质为选自2-氨基苯甲酰胺、2-氨基苯甲酸、8-氨基芘-1,3,6-三磺酸盐或酯、8-氨基萘-1,3,6-三磺酸盐或酯、2-氨基-9(10H)-吖啶酮、5-氨基荧光素、丹酰乙二胺、7-氨基-4-甲基香豆素、3-氨基苯甲酸、7-氨基-1-萘酚、3-(乙酰氨基)-6-氨基吖啶和所述具有芳香胺的荧光物质中的任一个的衍生物中的至少一种荧光物质。
6.如权利要求1~5中任一项所述的糖链荧光标记方法,其特征在于:
使用糖链捕捉载体捕捉并精制糖链之后,使糖链从所述糖链捕捉载体游离,用所述包含芳香胺的荧光物质对游离的糖链进行标记。
9.如权利要求1~8中任一项所述的糖链荧光标记方法,其特征在于:
所述糖链为来自生物体的物质。
10.如权利要求1~9中任一项所述的糖链荧光标记方法,其特征在于:
所述糖链为:与糖氨酸、糖肽、糖蛋白、糖脂、氨基多糖、蛋白多糖、糖基磷脂酰肌醇、肽聚糖和脂多糖中的任一个结合的糖链;或游离的糖链。
11.一种在权利要求1~10中任一项所述的糖链荧光标记方法中使用的试剂盒。
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