KR101544591B1 - Development of high-throughput quantitative glycomics platform using mass spectrometry and chromatography system - Google Patents

Development of high-throughput quantitative glycomics platform using mass spectrometry and chromatography system Download PDF

Info

Publication number
KR101544591B1
KR101544591B1 KR1020130091439A KR20130091439A KR101544591B1 KR 101544591 B1 KR101544591 B1 KR 101544591B1 KR 1020130091439 A KR1020130091439 A KR 1020130091439A KR 20130091439 A KR20130091439 A KR 20130091439A KR 101544591 B1 KR101544591 B1 KR 101544591B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
glycans
glcnac
glycoprotein
man
amidated
Prior art date
Application number
KR1020130091439A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20150015718A (en
Inventor
김윤곤
박해민
김윤우
김경진
양영헌
Original Assignee
숭실대학교산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 숭실대학교산학협력단 filed Critical 숭실대학교산학협력단
Priority to KR1020130091439A priority Critical patent/KR101544591B1/en
Publication of KR20150015718A publication Critical patent/KR20150015718A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101544591B1 publication Critical patent/KR101544591B1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/62Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating the ionisation of gases, e.g. aerosols; by investigating electric discharges, e.g. emission of cathode
    • G01N27/622Ion mobility spectrometry
    • G01N27/623Ion mobility spectrometry combined with mass spectrometry
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N30/00Investigating or analysing materials by separation into components using adsorption, absorption or similar phenomena or using ion-exchange, e.g. chromatography or field flow fractionation
    • G01N30/02Column chromatography
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J49/00Particle spectrometers or separator tubes
    • H01J49/02Details
    • H01J49/04Arrangements for introducing or extracting samples to be analysed, e.g. vacuum locks; Arrangements for external adjustment of electron- or ion-optical components
    • H01J49/0409Sample holders or containers
    • H01J49/0418Sample holders or containers for laser desorption, e.g. matrix-assisted laser desorption/ionisation [MALDI] plates or surface enhanced laser desorption/ionisation [SELDI] plates
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J49/00Particle spectrometers or separator tubes
    • H01J49/26Mass spectrometers or separator tubes
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N30/00Investigating or analysing materials by separation into components using adsorption, absorption or similar phenomena or using ion-exchange, e.g. chromatography or field flow fractionation
    • G01N30/02Column chromatography
    • G01N2030/022Column chromatography characterised by the kind of separation mechanism
    • G01N2030/027Liquid chromatography
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2400/00Assays, e.g. immunoassays or enzyme assays, involving carbohydrates
    • G01N2400/10Polysaccharides, i.e. having more than five saccharide radicals attached to each other by glycosidic linkages; Derivatives thereof, e.g. ethers, esters

Abstract

본 발명은 질량분석기 및 크로마토그래피 시스템을 이용한 초고속 당 분석 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 초고속 당 분석 방법은 96-웰 플레이트상에서 당의 추출, 정제 및 표지화를 차례로 진행하고, 동위 원소로 표지된 특정 당을 MALDI-TOF MS 및 UPLC를 이용하여 질량 분석함으로써, 당의 분석 시간 및 비용을 획기적으로 감소시켰고, 당단백질내의 당의 상대 정량 및 절대 정량을 가능하게 하는 효과가 있다. The present invention relates to a method for mass spectrometry analysis using a mass spectrometer and a chromatography system. The ultrafast glucose analysis method according to the present invention is characterized in that sugar extraction, purification and labeling are sequentially carried out on a 96-well plate, and specific sugar labeled with isotopes is mass analyzed using MALDI-TOF MS and UPLC, The cost is remarkably reduced, and there is an effect that the relative quantitative determination and the absolute quantitative determination of the sugar in the glycoprotein are enabled.

Description

질량분석기 및 크로마토그래피 시스템을 이용한 초고속 당 정성 및 정량 분석 방법{Development of high-throughput quantitative glycomics platform using mass spectrometry and chromatography system}TECHNICAL FIELD The present invention relates to a mass spectrometry apparatus and a mass spectrometry system for mass spectrometry,

본 발명은 질량분석기 및 크로마토그래피 시스템을 이용한 초고속 당 정성 및 정량 분석 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a high speed saccharification and quantitative analysis method using a mass spectrometer and a chromatography system.

당단백질은 단백질과 단일구조의 탄수화물이 공유 결합하여 만들어진 복합단백질이다. 당단백질의 분포는 세포막이나 세포 표층에 존재하는 것부터 세포외 단백질로 존재하는 것 등 여러 가지가 있다. 상용화된 치료(therapeutic) 단백질의 대부분은 당단백질이다. 또한, 탄수화물의 구성 요소인 당은 생산물의 안정성, 효능 및 일관성에 영향을 주기 때문에, 재조합 치료 당단백질의 적절한 당화( glycosylation)는 바이오 제약 분야에서 중요성이 강조되어 왔다. 특히, 탈시알릴화된(desialylated) 글리칸을 갖는 당단백질은 혈액 순화에 의해 빠르게 제거되기 때문에 당단백질의 시알릴화 수준은 매우 중요하다. Glycoprotein is a complex protein made by covalent bonding of protein and carbohydrate of single structure. The distribution of the glycoprotein is variously present in the cell membrane or in the cell surface layer, and as an extracellular protein. Most of the commercial therapeutic proteins are glycoproteins. Also, since glycosylation, a component of carbohydrates, affects the stability, efficacy and consistency of the product, proper glycosylation of recombinant therapeutic glycoproteins has been emphasized in the biopharmaceutical field. In particular, the glycation level of the glycoprotein is very important because glycoproteins with desialylated glycans are rapidly removed by blood purification.

당단백질 중의 당사슬은 단백질의 입체구조의 유지 및 프로테아제로부터의 분해를 방지하는 저항성 획득 등의 작용을 담당하고 있다. 또한, 최근 들어 당단백질 중의 당사슬이 수정이나 분화, 신호 전달, 암호화, 단백질의 세포내 수송 및 생리 활성의 조절 등의 생명현상에 관여하는 것이 명확해지고 있다. The oligosaccharides in the glycoprotein are responsible for maintaining the steric structure of the protein and obtaining resistance to prevent degradation from the protease. Recently, it has become clear that oligosaccharides in glycoproteins are involved in life phenomena such as fertilization, differentiation, signal transduction, encryption, intracellular transport of proteins, and regulation of physiological activity.

현재, 당사슬 기능 연구의 중심은 그 생합성을 담당하는 당 전이효소(당사슬 유전자)에 관한 연구가 중심이 되고 있지만, 당 전이효소도 또한 다른 단백질과의 협조 작업에 의해 생명 기능에 관여하는 것을 고려하면, 세포 조직 중에 발현되는 당사슬의 전체상을 파악하여 해석하는 구조 당 분석 기법으로 당사슬의 기능 해석을 진행할 필요가 있다.At present, the center of glyceral function research is mainly concerned with the glycosyltransferase (oligosaccharide gene) responsible for the biosynthesis, but considering that glycosyltransferase also participates in the function of life by cooperating with other proteins , It is necessary to perform function analysis of oligosaccharides by structural analysis technique which grasps and analyzes the whole phase of oligosaccharide expressed in cell tissue.

현재, 당단백질의 당사슬의 구조 해석법으로서는 당단백질로부터 잘라낸 당사슬을 형광 표지한 후, 초고성능 액체 크로마토그래피(UPLC)나 질량분석법(MS)을 사용하여 해석하는 방법이 유력한 수단으로 되어 있고, 시알릴화된 당사슬의 분리에는 오로지 음이온 교환 칼럼 크로마토그래피가 사용되어 왔다. 그러나 시알릴화된 N-글리칸에 대한 분석 방법은 글리칸 구조에 대한 양적인 정보를 제공하며 빠르고, 강력하고, 신뢰할 수 있는 방법이어야 한다. At present, as a structural analysis method for oligosaccharides of glycoproteins, a method of fluorescently labeling oligosaccharides cut out from glycoproteins and then analyzing them using ultra high performance liquid chromatography (UPLC) or mass spectrometry (MS) is a promising means, and sialylation Only anion exchange column chromatography has been used for separation of the oligosaccharide. However, analytical methods for sialylated N-glycans should provide a quantitative information on the glycan structure and should be fast, robust, and reliable.

매트릭스 지원 레이저 탈착/이온화 질량분석법(Matrix-Assisted Laser Desoprtion Ionixation Time of Flight Mass Spectrometry, MALDI-TOF-MS)은 1980년대에 개발되었으며, 기존의 질량 분석법과는 다르게 극단적인 조건 (예, 열분해)이 필요하지 않고 컬럼을 사용하지 않아 다루기가 상대적으로 쉽다. 최근에는 생물학, 특히 단백질체학이나 생물정보학 분야에서 각광을 받고 있으며 생체 물질들의 특이성, 예를 들면 항원-항체 반응이나 DNA-DNA 혼성화, 생체적합성 실험을 위한 단백질 흡착 등을 분석 하는 방법으로도 응용이 되고 있다.
Matrix-Assisted Laser Desorption Ionixation Time of Flight Mass Spectrometry (MALDI-TOF-MS) was developed in the 1980s, and unlike conventional mass spectrometry, extreme conditions (eg pyrolysis) It is relatively easy to handle because it is not needed and does not use a column. Recently, it has been widely used in biology, especially in the field of proteomics and bioinformatics. It has also been applied as a method of analyzing the specificity of biomaterials such as antigen-antibody reaction, DNA-DNA hybridization and protein adsorption for biocompatibility experiments .

본 발명자들은 당 분석 시간 및 비용을 감소시킬 방법에 대해 탐색하던 중 96-웰 플레이트상에서 당의 추출, 정제 및 표지화를 차례로 진행하고, 동위 원소로 표지된 특정 당을 MALDI-TOF MS 및 UPLC를 이용하여 질량 분석함으로써 당의 상대 및 절대적인 정량 분석이 가능함을 확인하고, 본 발명을 완성하였다. The inventors proceeded in sequence with extraction, purification and labeling of sugars on a 96-well plate while searching for methods to reduce sugar analysis time and cost, and the specific sugar labeled with isotopes was analyzed by MALDI-TOF MS and UPLC Mass spectrometry was carried out, and the present invention was completed.

따라서, 본 발명은 질량분석기 및 크로마토그래피 시스템을 이용한 초고속 당 분석 방법을 제공하고자 한다.Accordingly, the present invention is intended to provide a high-throughput sugar analysis method using a mass spectrometer and a chromatography system.

본 발명은 질량분석기 및 크로마토그래피 시스템을 이용한 초고속 당 분석 방법을 제공한다.The present invention provides a method for mass spectrometry analysis using a mass spectrometer and a chromatography system.

본 발명에 따른 질량분석기 및 크로마토그래피 시스템을 이용한 초고속 당 분석 방법은 당의 분석 시간 및 비용을 획기적으로 감소시키고, 당단백질내의 당의 상대 정량 및 절대 정량을 가능하게 하는 효과가 있다. The ultrafast glucose analysis method using the mass spectrometer and the chromatography system according to the present invention has the effect of drastically reducing the analysis time and cost of sugar and permitting the relative quantitation and absolute quantitation of sugar in the glycoprotein.

도 1은 아세토히드라자이드 아미드화 및 2-AA 표지화를 이용한 당단백질로부터 N-글리칸의 분석의 개요를 나타내는 도이다.
도 2는 시알릴화된 N-글리칸의 아세토히드라자이드 아미드화를 나타내는 도이다.
도 3은 N-글리칸의 2-AA(2-아미노벤조산) 표지화를 나타내는 도이다.
도 4는 당의 상대 정량 방법을 나타내는 도이다.
도 5는 당의 절대 정량 방법을 나타내는 도이다.
도 6은 포지티브 모드에서의 (a) 12[C6]-2-AA 및 (b) 13[C6]-2-AA 로 각각 표지된 N-글리칸의 MALDI-TOF 스펙트럼을 나타내는 도이다.
도 7은 네거티브 모드에서의 (a) 12[C6]-2-AA 및 (b) 13[C6]-2-AA 로 각각 표지된 N-글리칸의 MALDI-TOF 스펙트럼을 나타내는 도이다.
도 8은 포지티브 모드에서의 당단백질의 농도에 따른 (a) 12[C6]-2-AA 및 (b) 13[C6]-2-AA로 각각 표지된 N-글리칸의 MALDI-TOF 스펙트럼의 강도(intensity)를 나타내는 도이다.
도 9는 네거티브 모드에서의 당단백질의 농도에 따른 (a) 12[C6]-2-AA 및 (b) 13[C6]-2-AA로 각각 표지된 N-글리칸의 MALDI-TOF 스펙트럼의 강도(intensity)를 나타내는 도이다.
≪ RTI ID = 0.0 > 1 & Figure 2 is a schematic representation of the analysis of N-glycans from glycoproteins using amidation and 2-AA labeling.
Figure 2 is a diagram showing the acetylhydrazide amidation of sialylated N-glycans.
Figure 3 shows the 2-AA (2-aminobenzoic acid) labeling of N-glycans.
Fig. 4 is a diagram showing a relative quantitative method of sugar; Fig.
5 is a diagram showing a method for absolute determination of sugar.
6 is a diagram showing MALDI-TOF spectra of N-glycans labeled with (a) 12 [C 6 ] -2-AA and (b) 13 [C 6 ] -2-AA in positive mode, respectively.
7 is a diagram showing MALDI-TOF spectra of N-glycans labeled with (a) 12 [C 6 ] -2-AA and (b) 13 [C 6 ] -2-AA in negative mode, respectively.
FIG. 8 is a graph showing the relationship between the concentration of glycoprotein in the positive mode (a) 12 shows the intensity of the MALDI-TOF spectra of N-glycans labeled with [C 6 ] -2-AA and (b) 13 [C 6 ] -2-AA, respectively.
9 is a graph showing the relationship between the concentration of glycoprotein in the negative mode (a) 12 shows the intensity of the MALDI-TOF spectra of N-glycans labeled with [C 6 ] -2-AA and (b) 13 [C 6 ] -2-AA, respectively.

본 발명은The present invention

1) 당단백질에 디티오트레이톨(Dithiothreitol, DTT)을 가하여 당단백질을 환원시키는 단계;1) reducing the glycoprotein by adding dithiothreitol (DTT) to the glycoprotein;

2) 상기 환원된 당단백질에 아이오도아세트아마이드(iodoacetamide)를 가하여 알킬화하는 단계;2) alkylating the reduced glycoprotein with iodoacetamide;

3) 상기 환원 및 알킬화된 당단백질에 아세토히드라자이드(acetohydrazide)를 가하여 아미드화 하는 단계;3) adding amido to the reduced and alkylated glycoprotein by adding acetohydrazide;

4) 상기 아미드화된 당단백질에 PNGase F를 가하여 아미드화된 N-글리칸을 분리한 후 96-웰 10K MWCO 플레이트를 이용하여 추출하는 단계;4) adding the PNGase F to the amidated glycoprotein to separate the amidated N-glycans and extracting them using a 96-well 10K MWCO plate;

5) 상기 추출된 아미드화된 N-글리칸을, 96-웰 플레이트상의 다공성 그래파이트 카본(porous graphite carbon, PGC) 플레이트를 이용하여 정제하는 단계;5) Purifying the extracted amidated N-glycans using a porous graphite carbon (PGC) plate on a 96-well plate;

6) 상기 정제된 아미드화된 N-글리칸에 2-아미노벤조산(2-AA)을 가하여 2-아미노벤조산이 표지된 아미드화된 N-글리칸을 형성하는 단계; 및6) adding 2-aminobenzoic acid (2-AA) to the purified amidated N-glycan to form amidated N-glycans labeled with 2-aminobenzoic acid; And

7) 상기 2-아미노벤조산이 표지된 아미드화된 N-글리칸을 매트릭스 지원 레이저 탈착/이온화 질량분석법(Matrix-Assisted Laser Desoprtion Ionixation Time of Flight Mass Spectrometry, MALDI-TOF-MS)를 이용하여 정량 및 정성 분석하는 단계를 포함하는, 초고속 당 분석 방법을 제공한다. 7) Amidated N-glycans labeled with 2-aminobenzoic acid were quantified and quantified using Matrix-Assisted Laser Desorption Ionixation Time of Flight Mass Spectrometry (MALDI-TOF-MS) And a qualitative analysis step.

이하, 본 발명에 대해 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.

본 발명에 따른 MALDI-TOF-MS을 이용한 질량 분석은 96-웰 플레이트를 도입하여 한번에 많은 수의 시료를 동시에 분석할 수 있으며, 당단백질을 아세토히드라자이드(acetohydrazide) 아미드화하여 중성화시킴으로써 다른 당과 동시 분석이 가능하도록 하고, 또한 N-글리칸을 12[C6]-2-아미노벤조산(2-AA) 및 벤젠 고리의 탄소가 동위 원소로 치환된 13[C6]-2-AA로 각각 표지함으로써 상대 정량 및 절대 정량이 가능하게 한 것을 특징으로 한다.Mass analysis using MALDI-TOF-MS according to the present invention can analyze a large number of samples at the same time by introducing a 96-well plate. By neutralizing the glycoprotein by acetohydrazide amidation, the same time the analysis is to be further N- glycan to 12 [C 6] respectively in 2-aminobenzoic acid (2-AA) and 13 [C 6] -2-AA-substituted carbon of the benzene ring isotopically Whereby the relative quantification and the absolute quantification are enabled.

상기 "당단백질"은 단백질과 단일구조의 탄수화물이 공유 결합하여 만들어진 복합단백질을 말한다. 널리 모든 세포에 존재하고 점성물질인 뮤신의 주체가 되며 타액, 위액, 혈액 등의 분비액, 소화관 점막, 턱밑선 및 뇌하수체 등의 유사성 장기, 기타 결합조직, 식물의 종자, 세균의 세포벽 등에도 포함되어 있다. 당단백질을 구성하는 주요 당은, 글루코오스(Glc), 갈락토오스(Gal), 만노오스(Man), 푸코오스(Fuc), N-아세틸갈락토사민(GalNAc), N-아세틸글루코사민(GlcNAc) 및 시알산(NeuAc, NeuGc) 등을 포함한다. The "glycoprotein" refers to a complex protein produced by covalent bonding of a protein and a carbohydrate having a single structure. It is widely distributed in all cells and becomes the subject of viscous mucin. It is also included in saliva, gastric juice, blood secretion fluid, similar organs such as digestive tract mucosa, submandibular gland and pituitary gland, other connective tissues, plant seeds, have. The main sugar that constitutes the glycoprotein is glucose (Glc), galactose (Gal), mannose (Man), fucose (Fuc), N-acetylgalactosamine (GalNAc), N-acetylglucosamine (NeuAc, NeuGc), and the like.

상기 당단백질은 시알릴화된(sialylated) N-글리칸을 포함하는 것이 바람직하나 이에 한정되지 않는다. 글리칸은 당이 사슬 구조로 이어진 것을 말하며, 당사슬이라고도 한다. 세포벽의 요소나 피부를 지탱하는 조직의 중요한 요소이다. 당사슬과 단백질과의 결합양식은 N-아세틸-D-글루코사민과 아스파라긴산의 N-글리코시드결합, N-아세틸-D-갈락토사민과 세린 또는 트레오닌간의 O-글리코시드결합, D-갈락토오스와 히드록시리신간의 O-글리코시드결합의 3종으로 나뉜다.The glycoprotein preferably comprises but is not limited to sialylated N-glycans. Glycans refer to the sugar chain structure, and are also referred to as oligosaccharides. It is an important element of cell wall elements and tissue supporting the skin. The mode of binding between the oligosaccharide and the protein includes N-glycoside bond between N-acetyl-D-glucosamine and aspartic acid, O-glycoside bond between N-acetyl-D-galactosamine and serine or threonine, D-galactose and hydroxy And the O-glycosidic bond of lysine.

피검사체의 시료로부터 얻어진 당단백질로부터 글리칸을 효율적으로 얻기 위해 단백질의 3차 구조를 변성시킬 수 있는 환원(reduction) 및 알킬화(alkylation)과정 같은 시료 전처리 과정을 거칠 수 있다. 또한, 상기 당단백질의 변성 과정은 당단백질을 90℃에서 3분 동안 가열하는 방법으로 수행될 수 있다.In order to efficiently obtain the glycan from the glycoprotein obtained from the sample of the subject, a sample pretreatment process such as a reduction and an alkylation process which can denature the tertiary structure of the protein may be performed. In addition, the denaturation process of the glycoprotein can be performed by heating the glycoprotein at 90 DEG C for 3 minutes.

질량 분석법을 이용한 시알릴화된 글리칸의 정량 분석은 중성(neurtral) 및 산성(acidic) 글리칸사이의 다른 이온화 효율때문에 신뢰하기 어려우므로, 단백질에 붙어 있는 산성인 N-글리칸을 아미드화하여 중화시키는 것이 바람직하다. 그 결과의 아미드화된 N-글리칸은 PNGase F를 가하여 당단백질로부터 추출될 수 있다. Quantitative analysis of sialylated glycans by mass spectrometry is not reliable due to the different ionisation efficiencies of neuronal and acidic glycans, so the acidic N-glycans attached to the protein are amidated and neutralized . The resulting amidated N-glycan can be extracted from the glycoprotein by adding PNGase F. [

상기 아미드화는 환원 및 알킬화된 당단백질에 아세토히드라자이드(acetohydrazide, Ah), HCl 및 EDC(N-(3Dimethylaminopropyl)N’thylcarbodiimidehydro chloride)를 가하여 수행하는 것이 바람직하다. The amidation is preferably performed by adding acetohydrazide (Ah), HCl, and EDC (N- (3-dimethylaminopropyl) N'thylcarbodiimidehydrochloride) to the reduced and alkylated glycoprotein.

상기 "N-글리칸"은 N-연결된 글리칸과 상호 호환적으로 사용되며, N-연결된 올리고당, 예컨대 단백질의 아스파라긴 잔기의 아미드 질소에 연결된 N-아세틸글루코사민(GlcNAc)이거나, 또는 N-아세틸글루코사민에 부착된 것을 의미한다. 주요 N-글리칸은 GlcNAc2Man3GlcNAc2Gal2NeuAc2로 표시되는 완전 시알릴화된 글리칸이다. 다른 양태로는 부분 시알릴화된 글리칸, 시알산이 제거된 글리칸, 완전 갈락토실화된 글리칸, 부분 갈락토실화된 글리칸, 또는 무갈락토실화된 글리칸일 수 있다. The "N-glycans" are used interchangeably with N-linked glycans and are N-linked oligosaccharides, such as N-acetylglucosamine (GlcNAc) linked to the amide nitrogen of the asparagine residue of the protein, or N-acetylglucosamine As shown in FIG. The major N-glycan is a fully sialylated glycan represented by GlcNAc 2 Man 3 GlcNAc 2 Gal 2 NeuAc 2 . Other embodiments may be partially sialylated glycans, sialic acid-depleted glycans, fully galactosylated glycans, partially galactosylated glycans, or mangalactosylated glycans.

상기 N-글리칸은 GlcNAc2Man3GlcNAc2Gal2NeuAc2, GlcNAc2Man3GlcNAc2Gal2, GlcNAc2Man3GlcNAc2, GlcNAc2Man5GlcNAcGalNeuAc, GlcNAc2Man5GlcNAcGal, GlcNAc2Man5GlcNAc, GlcNAc2Man3 및 GlcNAc2Man5로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있으나 이에 한정되지 않는다. The N-glycan is selected from the group consisting of GlcNAc 2 Man 3 GlcNAc 2 Gal 2 NeuAc 2 , GlcNAc 2 Man 3 GlcNAc 2 Gal 2 , GlcNAc 2 Man 3 GlcNAc 2 , GlcNAc 2 Man 5 GlcNAcGalNeuAc, GlcNAc 2 Man 5 GlcNAcGal, GlcNAc 2 Man 5 GlcNAc , GlcNAc 2 Man 3 and GlcNAc 2 Man 5 , but is not limited thereto.

본 발명에서 사용되는 용어 “웰 플레이트(well plate)”는 특정 부위에서 다른 부위로 이동을 방지하는 특정 부위로 분할하는 기질을 의미한다. 여기서 특정 부위는 웰(well)이다. 웰 플레이트에서 각각의 웰은 다른 웰로부터 물리적으로 분리되어 있다. 보통의 웰 플레이트는 전형적으로 48, 96, 384 또는 1356 웰을 가지며, 폴리스티렌(polystyrene), 폴리프로필렌(polypropylene), 폴리카보네이트(polycarbonate), 유리(glass) 또는 동등한 물질로 이루어져 있다.As used herein, the term " well plate " refers to a substrate that is divided into specific sites that prevent migration from specific sites to other sites. Here, the specific region is a well. Each well in the well plate is physically separated from the other well. Typical well plates typically have 48, 96, 384, or 1356 wells and are made of polystyrene, polypropylene, polycarbonate, glass, or equivalent materials.

상기 N-글리칸의 추출, 정제 및 표지화 단계는 96-웰 플레이트를 이용하여 단일 포트(single-pot) 방법으로 수행되는 것이 바람직하다. The extraction, purification and labeling of the N-glycan is preferably carried out in a single-pot method using a 96-well plate.

상기 방법에 있어서, 아미노화된 N-글리칸은 12[C6]-2-아미노벤조산(2-AA) 및 벤젠 고리의 탄소 12[C6]를 동위 원소 13[C6]로 치환시킨 13[C6]-2-AA로 각각 표지한 후, 질량 분석함으로써 상대 정량 및 절대 정량이 가능하다. In the method, the N- amination glycans was substituted with 13 12 [C 6] -2- amino acid (2-AA) and of the benzene ring carbon 12 [C 6] the isotope 13 [C 6] [C 6 ] -2-AA, respectively, followed by mass spectrometry, whereby relative quantitation and absolute quantification are possible.

질량 분석기는 화합물의 질량을 측정하는 분석 기기로서 화합물을 하전시켜 이온화한 후 질량 대 전하량을 측정하여 화합물의 분자량을 결정하게 된다. 화합물을 이온화하는 방법으로는 전자빔을 이용하는 전자이온화법, 고속의 원자를 충돌시키는 방법 및 레이저를 이용하는 방법 등이 있다. 이 중 레이저를 이용하는 방법은 화합물의 이온화를 돕는 매트릭스를 분석하고자 하는 화합물(시료)과 혼합하여 분석 장치의 타겟에 배치한 후 레이저를 시료에 조사하면 시료가 매트릭스의 도움을 받아 쉽게 이온화되는 특징을 이용하여 시료를 이온화시키는 방법이다. A mass spectrometer is an analytical instrument that measures the mass of a compound. After the compound is charged and ionized, the mass to charge amount is measured to determine the molecular weight of the compound. Examples of the method of ionizing a compound include an electron ionization method using an electron beam, a method of colliding atoms at high speed, and a method using a laser. Among these methods, a method of using a laser is characterized in that a matrix for assisting ionization of a compound is mixed with a compound (sample) to be analyzed and then placed on a target of the analyzer, and then the laser is irradiated onto the sample, Thereby ionizing the sample.

상기 "매트릭스 지원 레이저 탈착/이온화 질량 분석법(MALDI-TOF MS)"은 작은 에너지에도 분해되기 쉬운 고분자 물질을 그대로 탈착시키기 위해 저분자량(100 내지 300Da)의 유기 또는 무기 매트릭스(matrix) 및 양이온화 매체를 혼합해 균일한 결정을 만든 후 ~ 337nm의 강한 펄스 N2 레이저를 조사해 비행시간형 질량분석기(TOF-MS)로 정밀하게 질량분석을 수행하는 방법이다. 상기 방법은 300Da 이상의 고분자 물질의 분자량 측정이 가능하고, 감도가 높아 펩토몰 수준의 시료도 분석이 가능하며, 이온화시 분석하고자 하는 화합물이 조각나는 현상을 크게 줄일 수 있다는 등의 장점이 있다. 따라서, 단백질, 핵산과 같은 분자량이 큰 생화학 물질의 질량 분석에 효과적이다. The above-mentioned "matrix-assisted laser desorption / ionization mass spectrometry (MALDI-TOF MS)" is a process for producing a low molecular weight (100 to 300 Da) organic or inorganic matrix and a cationic To make uniform crystals, and then to irradiate a strong pulse N 2 laser of ~ 337 nm to accurately perform mass spectrometry with a TOF-MS (Time-of-Flight Mass Spectrometer). The above method is advantageous in that the molecular weight of the polymer substance of 300 Da or more can be measured, the sensitivity of the polymer substance is high, the sample of the peptomol level can be analyzed, and the phenomenon of fragmentation of the compound to be analyzed at the time of ionization can be greatly reduced. Therefore, it is effective for mass analysis of large molecular weight biochemicals such as proteins and nucleic acids.

상기 방법에 있어서, 질량 분석은 MALDI-TOF(Matrix Assisted Laser Desorption/Ionization Time of Flight Mass Spectrometry) 분석을 이용하는 것이 바람직하고, HPLC보다 분해능이 높은 UPLC을 도입하여 글루코오스(glucose) 단위에 따른 머무르는 시간을 이용해 질량 분석에 사용하는 것이 더욱 바람직하다. In the above method, it is preferable to use MALDI-TOF (Matrix Assisted Laser Desorption / Ionization Time of Flight Mass Spectrometry) analysis, and UPLC having higher resolution than HPLC is introduced, It is more preferable to use it for mass analysis.

질량 분석법에 있어서, 피크의 면적(peak area)은 성분 물질의 농도에 비례하므로, 피크의 면적을 측정하여 성분 물질의 농도를 정량 분석할 수 있다. In the mass spectrometry, the peak area is proportional to the concentration of the constituent material, so that the concentration of the constituent material can be quantitatively analyzed by measuring the area of the peak.

상기 방법에 있어서, MALDI-TOF-MS을 이용한 정량 분석은 서로 다른 세포(예로, 정상 세포 및 특이 세포)로부터 상기 1)단계 내지 5)단계에 의해 각각 얻은 아미드화된 N-글리칸을 12[C6]-2-AA 및 13[C6]-2-AA 로 각각 표지한 후에 MALDI-TOF-MS을 이용하여 질량 스펙트럼을 측정한 후, 피크 면적(peak area)를 계산함으로써 상대 정량을 할 수 있다. 또한, 하나의 세포(예로, 정상 세포)로부터 상기 1)단계 내지 5)단계에 따라 얻은 혼합된 구조의 N-글리칸에, 절대량을 알고 있는 상기 1)단계 내지 5)단계에 따른 특정 구조의 N-글리칸을 포함시키고, 혼합된 구조의 N-글리칸을 12[C6]-2-AA로 표지하고, 특정 구조의 N-글리칸을 13[C6]-2-AA 로 표지하여 MALDI-TOF-MS을 이용하여 질량 스펙트럼을 측정한 후, 피크 면적(peak area)를 계산함으로써 특정 구조를 갖는 N-글리칸의 절대 정량을 할 수 있다.
In the method, MALDI-TOF-MS using a quantitative analysis of different cells the following steps: 1) to 5), the amidation of N- glycans obtained respectively by a step 12 from the (e. G., Normal cells and specific cell) C 6 ] -2-AA and 13 [C 6 ] -2-AA, respectively. The mass spectra were then measured using MALDI-TOF-MS and the relative quantities were calculated by calculating the peak area . In addition, the N-glycans of the mixed structure obtained from the one cell (for example, normal cells) obtained in the above 1) to 5) may be added to the N-glycans of the specific structure according to the above 1) Glycans were labeled with 12 [C 6 ] -2-AA, N-glycans of a specific structure were labeled with 13 [C 6 ] -2-AA By measuring the mass spectrum using MALDI-TOF-MS and calculating the peak area, an absolute amount of N-glycan having a specific structure can be determined.

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시한다. 그러나 하기의 실시예는 본 발명을 보다 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐, 실시예에 의해 본 발명의 내용이 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in order to facilitate understanding of the present invention. However, the following examples are provided only for the purpose of easier understanding of the present invention, and the present invention is not limited by the examples.

실시예 1. 당단백질로부터 N-글리칸(당질류)의 분리Example 1 Isolation of N-Glycans (Saccharides) from Glycoproteins

당의 분리, 정제 및 분석에 이르기까지 초고속 당 분석을 위해 96-웰 플레이트 상에서 당의 분리(10K MWCO 플레이트), 정제(PGC 플레이트) 및 표지화(12[C6]-2-AA/13[C6]-2-AA 플레이트)를 수행하였다. 아세토히드라자이드 아미드화 및 2-AA 표지화를 이용한 당단백질로부터 글리칸의 분석의 개요를 도 1에 나타내었다. (10K MWCO plates), tablets (PGC plates) and labeling ( 12 [C 6 ] -2-AA / 13 [C 6 ] -2-AA) on 96-well plates for separation, purification and analysis of sugars -2-AA plate). Acetohydrazide A summary of the analysis of glycans from glycoproteins using amidation and 2-AA labeling is shown in Fig.

도 1에 나타난 바와 같이, 시알릴화된(sialylated) 글리칸을 아세토히드라자이드 아미드화로 중성화하여 다른 당과 동시 분석이 가능하게 하였고, 12[C6]-2-AA 및 13[C6]-2-AA 로 표지화하여 단백질의 당질화 여부를 상대 정량 및 절대 정량까지 할 수 있게 하였다.
As shown in FIG. 1, the sialylated glycans were reacted with acetohydrazide Amidation neutralizes and allows simultaneous analysis with other sugars. It can be labeled with 12 [C 6 ] -2-AA and 13 [C 6 ] -2-AA to determine whether the protein is glycosylated. .

1-1. 당단백질의 환원 및 알킬화1-1. Reduction and alkylation of glycoproteins

당단백질(glycoprotein) 5 uL를 10K 분획 분자량(molecular weight cutoff, MWCO)의 96-웰 플레이트(Harvard Apparatus, Holliston, MA)에 가한 뒤 스핀다운하여 건조하였다. 이후 상기 당단백질 5 uL를 9 uL의 탈이온수 및 4 uL의 완충 용액(buffer)과 혼합하였다. 상기 혼합물에 0.5 M의 디티오트레이톨(Dithiothreitol, DTT) 2 uL를 가한 뒤, 10분 동안 70℃에서 배양(incubation)하여 당단백질을 환원시켰다. 여기에 100 mM의 아이오도아세트아마이드(Iodoacetamide, IAA) 2 uL를 가하고 암실에서 30분 동안 실온에서 배양하여 당단백질을 알킬화시켰다. 이후, 28 uL의 물을 가하여 50 uL의 혼합물을 만들었다.
5 uL of glycoprotein was added to a 96-well plate (Harvard Apparatus, Holliston, MA) with a molecular weight cutoff (MWCO) of 10 K and then spun down to dryness. Then 5 uL of the glycoprotein was mixed with 9 uL of deionized water and 4 uL of buffer. To the mixture was added 2 μL of 0.5 M dithiothreitol (DTT), followed by incubation at 70 ° C. for 10 minutes to reduce the glycoprotein. To this, 2 uL of 100 mM iodoacetamide (IAA) was added and the glycoprotein was alkylated by incubation in the dark room for 30 minutes at room temperature. Then, 28 uL of water was added to make a 50 uL mixture.

1-2. 당단백질의 아세토히드라자이드 아미드화1-2. Acetohydrazide amidation of glycoprotein

당단백질의 아세토히드라자이드 아미드화를 도 2에 나타내었다.The acetohydrazide amidation of the glycoprotein is shown in Fig.

도 2에 나타난 바와 같이, 변성된 당단백질을 물 200 uL로 96-웰 10K MWCO 플레이트상에서 5000rpm에서 5회 원심분리 및 세척하여 탈염(desalt)하였다. 탈염된 당단백질을 1 M의 아세토히드라자이드 (acetohydrazide) 100 uL, 1 M의 HCl 20 uL 및 2 M의 EDC 20 uL로 재구성하였다. 혼합물을 실온에서 4시간 동안 배양하였다. 아미노화된 당단백질을 물 200 uL로 5000rpm에서 5회 원심분리 및 세척하여 탈염(desalt)하였다.As shown in Fig. 2, the denatured glycoprotein was desalt by centrifugation and washing 5 times at 5000 rpm on a 96-well 10K MWCO plate with 200 uL of water. The demineralized glycoprotein was reconstituted with 100 uL of 1 M acetohydhydrazide, 20 uL of 1 M HCl and 20 uL of 2 M EDC. The mixture was incubated at room temperature for 4 hours. The aminated glycoprotein was desalt by centrifugation and washing 5 times at 5000 rpm with 200 uL of water.

1-3. 96-웰 기반 N-글리칸의 준비(PNGase F 처리 및 N-글리칸 정제)1-3. Preparation of 96-well based N-glycans (PNGase F treatment and N-glycan purification)

96-웰 10K MWCO 플레이트를 70%의 에탄올 100 uL로 미리 적시고, 물 200 uL로 2회 세척하였다. 상기 필터에 상기의 환원, 알킬화 및 아미드화된 혼합물을 가하고 5분간 방치한 뒤, 원심분리를 통해 잔여 용액을 제거하였다. 이후, 상기 혼합물을 20 mM의 NaHCO3 200 uL로 3회 세척하였다. 여기에 200 μU/μL의 PNGase F 용액 50 uL(20 mM의 NaHCO3 45 uL + stock 5 uL)를 가한 뒤, 37℃에서 밤새도록 배양하였다. 밀리Q 및 증류수로 세척한 새로운 딥 웰 플레이트(deep well plate)에 상기 플레이트를 놓고, 물 50 uL를 가한 뒤 원심분리를 통해 잔여 효소 반응 배양액을 제거하였다. 이후, 물 200 uL를 필터에 가하고 5분간 방치한 뒤, 녹여서 분리하고 수집하는 과정을 3회 반복하였다. 방출된 N-글리칸을 200 uL의 물을 가하여 96-웰 10 K MWCO 플레이트로부터 추출하여 바로 PGC(porous graphite carbon)를 포함하는 96-웰 플레이트에 가하였다. A 96-well 10K MWCO plate was prewetted with 100 uL of 70% ethanol and washed twice with 200 uL of water. The above reduced, alkylated and amidated mixture was added to the filter and allowed to stand for 5 minutes, and then the remaining solution was removed by centrifugation. Then, the mixture was washed three times with 20 mM of NaHCO 3 200 uL. 50 uL of a 200 μU / μL PNGase F solution (45 μL of 20 mM NaHCO 3 + 5 μL of stock) was added thereto, followed by incubation at 37 ° C. overnight. The plate was placed on a new deep well plate washed with Milli Q and distilled water, and 50 uL of water was added thereto, followed by centrifugation to remove the residual enzyme reaction medium. Then, 200 μL of water was added to the filter, and the solution was allowed to stand for 5 minutes, dissolved, and then separated and collected three times. The released N-glycans were extracted from 96-well 10 K MWCO plates with 200 uL of water and immediately added to 96-well plates containing PGC (porous graphite carbon).

상기 PGC 웰은 30%의 아세트산/물(v/v) 용액 200 uL로 미리 세척하였으며, 50%의 아세토니트릴(ACN)/물(v/v) 용액 내의 0.1%의 트리플루오로아세트산(TFA)(v/v) 용액 200 uL로 세척하였다. 이어서 웰을 5%의 ACN/물(v/v) 용액 내의 0.1%의 TFA(v/v) 200 uL로 미리 평형화하였다. 그리고 N-글리칸을 웰에 로딩하였다. 웰을 물 200 uL 및 5%의 ACN/물(v/v) 용액 내의 0.1%의 TFA(v/v) 200 uL로 연속하여 세척하였다.The PGC wells were pre-washed with 200 uL of 30% acetic acid / water (v / v) solution and eluted with 0.1% trifluoroacetic acid (TFA) in 50% acetonitrile (ACN) (v / v) solution. The wells were then pre-equilibrated with 200 uL of 0.1% TFA (v / v) in a 5% ACN / water (v / v) solution. And N-glycans were loaded into the wells. Wells were washed successively with 200 uL of water and 200 uL of 0.1% TFA (v / v) in 5% ACN / water (v / v) solution.

N-글리칸을 50%의 ACN/물(v/v) 용액 내의 0.1%의 TFA(v/v) 200 uL로 수집 플레이트(collection plate)에 추출하였다. 이후, 추출된 N-글리칸을 진공 하에서 건조하였다.
N-glycans were extracted into a collection plate with 200 uL of 0.1% TFA (v / v) in 50% ACN / water (v / v) The extracted N-glycans were then dried under vacuum.

1-4. 2-AA 표지화(labeling)1-4. 2-AA labeling

N-글리칸의 2-AA(2-아미노벤조산) 표지화를 도 3에 나타내었다. The 2-AA (2-aminobenzoic acid) labeling of N-glycans is shown in FIG.

도 3에 나타난 바와 같이, 50/50(v/v)의 메탄올/물 용액 내의 N-글리칸 10 uL를 2-아미노벤조산(2-AA) 용액 100 uL와 혼합하였다. 상기 2-아미노벤조산(2-AA) 용액은 2-AA 30 mg, 메탄올 내의 2%의 붕산(w/v) 및 4%의 소듐 아세테이트 트리히드레이트(w/v) 1 mL 내의 소듐 시아노보로히드라이드(sodium cyanoborohydride) 20 mg으로 이루어졌다.As shown in Figure 3, 10 uL of N-glycans in a 50/50 (v / v) methanol / water solution were mixed with 100 uL of 2-aminobenzoic acid (2-AA) solution. The 2-aminobenzoic acid (2-AA) solution was prepared by dissolving 30 mg of 2-AA, 2% boric acid in methanol (w / v) and 1% sodium cyanoborate in 1 mL of 4% sodium acetate trihydrate And 20 mg of sodium cyanoborohydride.

혼합물을 80℃에서 40분간 가열하였다. 이후, 실온에서 냉각시킨 후 상기 혼합물을 80%의 아세토니트릴(ACN) 1 mL로 희석하였다. 초과 시약을 C18 카트리지를 이용하여 제거하였다. 상기 카트리지는 물 내의 95%의 아세토니트릴(ACN) 1 mL로 2회 순화하였다. N-글리칸을 로딩한 후에, 초과 시약을 물 내의 95%의 아세토니트릴(ACN) 1 mL로 2회 세척하였다. 그리고 N-글리칸을 물 내의 20%의 아세토니트릴(ACN) 0.5 mL로 2회 추출하였다.
The mixture was heated at 80 < 0 > C for 40 minutes. After cooling at room temperature, the mixture was then diluted with 1 mL of 80% acetonitrile (ACN). The excess reagent was removed using a C18 cartridge. The cartridge was purged twice with 1 mL of 95% acetonitrile (ACN) in water. After loading the N-glycans, the excess reagent was washed twice with 1 mL of 95% acetonitrile (ACN) in water. The N-glycans were then extracted twice with 0.5 mL of 20% acetonitrile (ACN) in water.

1-5. MALDI-TOF MS 이용한 당의 정량 분석1-5. Quantitative analysis of sugars using MALDI-TOF MS

서로 다른 세포 또는 조직으로부터 얻은 당의 상대 정량 방법을 도 4에 나타내었다. The relative quantitation method of sugars obtained from different cells or tissues is shown in Fig.

도 4에 나타난 바와 같이, 서로 다른 세포(정상 세포 및 특이 세포)로부터 얻은 N-글리칸을, 실시예 1에 따라 각각 아세토히드라자이드 아미드화한 후, 정상 세포로부터의 얻은 아미드화된 N-글리칸은 12[C6]-2-AA로 표지화하고, 특이 세포로부터 얻은 아미드화된 N-글리칸은 13[C6]-2-AA로 표지화하였다. 그리고 나서, MALDI-TOF 질량 분석기를 이용하여 12[C6]-2-AA 및 13[C6]-2-AA 로 각각 표지된 N-글리칸의 MS 스펙트럼을 측정하여 분석하였다. As shown in Fig. 4, N-glycans obtained from different cells (normal cells and specific cells) were each acetohydrazide amidated according to Example 1, and then the resulting amidated N- The cells were labeled with 12 [C 6 ] -2-AA and the amidated N-glycans from specific cells were labeled with 13 [C 6 ] -2-AA. MS spectra of N-glycans labeled with 12 [C 6 ] -2-AA and 13 [C 6 ] -2-AA respectively were then measured and analyzed using a MALDI-TOF mass spectrometer.

혼합 당 구조물 중의 특정 당 구조물의 절대 정량 방법을 도 5에 나타내었다. A method for absolute determination of a specific sugar structure in a mixed sugar structure is shown in Fig.

도 5에 나타난 바와 같이, 정상 세포로부터 혼합된 당 구조물(N-글리칸)을 얻었고, 실시예 1에 따라 각각 아세토히드라자이드 아미드화한 후, 혼합된 N-글리칸을 12[C6]-2-AA로 표지화하고, 이중 특정 N-글리칸을 13[C6]-2-AA로 표지화하였다. 그리고 나서, MALDI-TOF 질량 분석기를 이용하여 12[C6]-2-AA 및 13[C6]-2-AA 로 각각 표지된 N-글리칸의 MS 스펙트럼을 측정하여 분석하였다.
As shown in Figure 5, the structure obtained (N- glycans) per mixed from normal cells in Example 1, after each of acetonitrile Hydra Zaid amide in accordance with the screen, the mixed N- glycan 12 [C 6] - 2-AA, and double specific N-glycans were labeled with 13 [C 6 ] -2-AA. MS spectra of N-glycans labeled with 12 [C 6 ] -2-AA and 13 [C 6 ] -2-AA respectively were then measured and analyzed using a MALDI-TOF mass spectrometer.

실험예 1. N-글리칸의 정량 분석Experimental Example 1. Quantitative analysis of N-glycans

1-1. MALDI-TOF MS 측정 방법1-1. Measurement method of MALDI-TOF MS

N-글리칸 시료 1 μL (10 ~ 50 pmol의)를 2,5-디히드록시 벤조산 1 μL (DHB) 용액(70/ 30% (v / v) 아세토니트릴/물 내의 30mg/mL)과 혼합하였다. 그 후, 혼합물 0.5 μL을 스테인리스 강 MALDI 플레이트 상에 3회 점을 찍었고, 실온에서 건조하였다. Autoflex MALDI-TOF/TOF mass spectrometry (Bruker, Leipzig, Germany) MALDI-TOF 질량 분석기를 이용하여 MS 스펙트럼을 얻었다. 상대 %는 총 감지된 이온들의 합산된 강도에 대한 각각의 이온의 강도의 비율이다.
1 μL of N-glycan sample (10 to 50 pmol) was mixed with 1 μL of 2,5-dihydroxybenzoic acid (DHB) solution (30 mg / mL in 70/30% (v / v) acetonitrile / water) Respectively. Thereafter, 0.5 μL of the mixture was spotted three times on a stainless steel MALDI plate and dried at room temperature. MS spectra were obtained using a MALDI-TOF mass spectrometer (Autolflex MALDI-TOF / TOF mass spectrometry (Bruker, Leipzig, Germany). Relative% is the ratio of the intensity of each ion to the summed intensity of the total sensed ions.

1-2. UPLC 측정 방법1-2. UPLC measurement method

2-AA로 표지된 N-글리칸에 대한 UPLC 프로파일(profiling)은 1.7 μm HILIC stationary phase column (BEH glycan, 1.7 μm, 2.1 mm i.d. ×50 mm L, Waters, Milford, MA)을 가지고 얻었다. UPLC 프로파일의 피크 면적은 엠파워 소프트웨어(Waters, Milford, MA)을 이용하여 얻어졌다.
The UPLC profiling for 2-AA labeled N-glycans was obtained with a 1.7 μm HILIC stationary phase column (BEH glycan, 1.7 μm, 2.1 mm id × 50 mm L, Waters, Milford, Mass.). The peak area of the UPLC profile was obtained using Empower software (Waters, Milford, Mass.).

1-3. MALDI-TOF MS를 이용한 정량 분석1-3. Quantitative analysis using MALDI-TOF MS

소의 페투인(bovine fetuin)으로부터 얻은 시알릴화된 N-글리칸을 아미드화한 후, PNGase F를 이용하여 N-글리칸을 추출하였고, PGC(porous graphite carbon)를 이용하여 정제하였다. 정제된 N-글리칸을 두 개의 배치(batch)로 나눈 후, 한 배치의 N-글리칸을 12[C6]-2-AA로 표지하였고, 나머지 한 배치의 N-글리칸을 13[C6]-2-AA를 표지하였다. 포지티브 모드에서 측정한 (a) 12[C6]-2-AA 및 (b) 13[C6]-2-AA 로 각각 표지된 N-글리칸의 MALDI-TOF 스펙트럼을 도 6에 나타내었고, 네거티브 모드에서 측정한 (a) 12[C6]-2-AA 및 (b) 13[C6]-2-AA 로 각각 표지된 N-글리칸의 MALDI-TOF 스펙트럼을 도 7에 나타내었다. Sialylated N-glycans obtained from bovine fetuin were amidated, N-glycans were extracted using PNGase F, and purified using PGC (porous graphite carbon). After dividing the purified N-glycans into two batches, one batch of N-glycan was labeled with 12 [C 6 ] -2-AA and the other batch of N-glycans was labeled with 13 [ 6 ] -2-AA. The MALDI-TOF spectra of the N-glycans labeled with (a) 12 [C 6 ] -2-AA and (b) 13 [C 6 ] -2-AA, respectively, measured in the positive mode, The MALDI-TOF spectra of the N-glycans labeled with (a) 12 [C 6 ] -2-AA and (b) 13 [C 6 ] -2-AA measured in the negative mode are shown in FIG.

도 6 및 도 7에 나타난 바와 같이, 13[C6]-2-AA로 표지된 N-글리칸의 경우, 12[C6]-2-AA로 표지된 N-글리칸에 비해, 동일한 강도(intensity)를 나타내면서 질량(m/z=6)만큼 정확하게 증가하는 것을 알 수 있었다. As shown in FIGS. 6 and 7, the N-glycans labeled with 13 [C 6 ] -2-AA had the same intensity as the N-glycans labeled with 12 [C 6 ] -2-AA (m / z = 6) while increasing the mass (intensity).

포지티브 모드에서 측정된 당단백질의 농도에 따른 (a) 12[C6]-2-AA 및 (b) 13[C6]-2-AA로 각각 표지된 N-글리칸의 MALDI-TOF 스펙트럼의 강도(intensity)를 도 8에 나타내었고, 네거티브 모드에서 측정된 당단백질의 농도에 따른 (a) 12[C6]-2-AA 및 (b) 13[C6]-2-AA로 각각 표지된 N-글리칸의 MALDI-TOF 스펙트럼의 강도(intensity)를 도 9에 나타내었다. (A) the concentration of the glycoprotein measured in the positive mode, The intensity of the MALDI-TOF spectrum of the N-glycans labeled with 12 [C 6 ] -2-AA and (b) 13 [C 6 ] -2-AA is shown in FIG. 8, Based on the measured concentration of glycoprotein (a) The intensity of the MALDI-TOF spectra of N-glycans labeled with 12 [C 6 ] -2-AA and (b) 13 [C 6 ] -2-AA is shown in FIG.

도 8 및 도 9에 나타난 바와 같이, MALDI-TOF 질량 분석기를 이용한 12[C6]-2-AA 및 (b) 13[C6]-2-AA로 각각 표지화하여 얻은 정량 결과가 상당히 일치하는 것을 알 수 있다. 즉 상기 결과는, 정량을 원하는 시료를 12[C6]-2-AA로 표지하고, 이중 절대량을 아는 특정 당을 13[C6]-2-AA로 각각 표지하여, 함께 MALDI-TOF 스펙트럼을 측정함으로써, 절대 정량이 가능함을 보여준다. As shown in Figs. 8 and 9, quantitative results obtained by labeling with 12 [C 6 ] -2-AA and (b) 13 [C 6 ] -2-AA using a MALDI-TOF mass spectrometer . That is, the above-mentioned results were obtained by labeling the sample to be quantified with 12 [C 6 ] -2-AA and identifying the specific double sugar with 13 [C 6 ] -2-AA and measuring the MALDI-TOF spectrum together By measuring, absolute quantification is possible.

Claims (6)

1) 당단백질에 디티오트레이톨(Dithiothreitol, DTT)을 가하여 당단백질을 환원시키는 단계;
2) 상기 환원된 당단백질에 아이오도아세트아마이드(iodoacetamide)를 가하여 알킬화하는 단계;
3) 상기 환원 및 알킬화된 당단백질에 아세토히드라자이드(acetohydrazide)를 가하여 아미드화 하는 단계;
4) 상기 아미드화된 당단백질에 PNGase F를 가하여 아미드화된 N-글리칸을 분리한 후 96-웰 10K MWCO 플레이트를 이용하여 추출하는 단계;
5) 상기 추출된 아미드화된 N-글리칸을, 96-웰 플레이트상의 다공성 그래파이트 카본(porous graphite carbon, PGC) 플레이트를 이용하여 정제하는 단계;
6) 상기 정제된 아미드화된 N-글리칸에 2-아미노벤조산(2-AA)을 가하여 2-아미노벤조산이 표지된 아미드화된 N-글리칸을 형성하는 단계; 및
7) 상기 2-아미노벤조산이 표지된 아미드화된 N-글리칸을 매트릭스 지원 레이저 탈착/이온화 질량분석기(Matrix-Assisted Laser Desoprtion Ionixation Time of Flight Mass Spectrometry, MALDI-TOF-MS)를 이용하여 정량 및 정성 분석하는 단계를 포함하며,
상기 7)단계의 정량 분석은 서로 다른 세포로부터 상기 1)단계 내지 5)단계에 따라 각각 얻은 아미드화된 N-글리칸을 12[C6]-2-AA 및 13[C6]-2-AA 로 각각 표지하여 MALDI-TOF-MS을 이용하여 질량 스펙트럼을 측정한 후, 피크 면적(peak area)를 계산함으로써 상대 정량하는 것을 특징으로 하는, 초고속 당 분석 방법.
1) reducing the glycoprotein by adding dithiothreitol (DTT) to the glycoprotein;
2) alkylating the reduced glycoprotein with iodoacetamide;
3) adding amido to the reduced and alkylated glycoprotein by adding acetohydrazide;
4) adding the PNGase F to the amidated glycoprotein to separate the amidated N-glycans and extracting them using a 96-well 10K MWCO plate;
5) Purifying the extracted amidated N-glycans using a porous graphite carbon (PGC) plate on a 96-well plate;
6) adding 2-aminobenzoic acid (2-AA) to the purified amidated N-glycan to form amidated N-glycans labeled with 2-aminobenzoic acid; And
7) Amidated N-glycans labeled with 2-aminobenzoic acid were quantified and quantified using Matrix-Assisted Laser Desorption Ionixation Time of Flight Mass Spectrometry (MALDI-TOF-MS) Qualitative analysis,
The 7) from the quantitative analysis of the phase, different cells the following steps: 1) to 5) according to the amidation step with N- glycans obtained, respectively 12 [C 6] -2-AA and 13 [C 6] -2- AA, and mass spectrometry is measured using MALDI-TOF-MS, and then relative quantification is performed by calculating a peak area.
제 1항에 있어서, 상기 1)단계에서 당단백질을 구성하는 당은, 글루코오스(Glc), 갈락토오스(Gal), 만노오스(Man), 푸코오스(Fuc), N-아세틸갈락토사민(GalNAc), N-아세틸글루코사민(GlcNAc) 및 시알산(NeuAc, NeuGc)으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는, 초고속 당 분석 방법.The method according to claim 1, wherein the sugar constituting the glycoprotein in step 1) is at least one selected from the group consisting of glucose (Glc), galactose (Gal), mannose (Man), fucose (Fuc), N-acetylgalactosamine N-acetylglucosamine (GlcNAc) and sialic acid (NeuAc, NeuGc). 제 1항에 있어서, 상기 1)단계에서 당단백질은 시알릴화된(sialylated) N-글리칸을 포함하는 것을 특징으로 하는, 초고속 당 분석 방법.2. The method according to claim 1, wherein the glycoprotein in step (1) comprises sialylated N-glycans. 제 3항에 있어서, N-글리칸은 GlcNAc2Man3GlcNAc2Gal2NeuAc2, GlcNAc2Man3GlcNAc2Gal2, GlcNAc2Man3GlcNAc2, GlcNAc2Man5GlcNAcGalNeuAc, GlcNAc2Man5GlcNAcGal, GlcNAc2Man5GlcNAc, GlcNAc2Man3 및 GlcNAc2Man5로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는, 초고속 당 분석 방법.4. The composition of claim 3, wherein the N-glycan is selected from the group consisting of GlcNAc 2 Man 3 GlcNAc 2 Gal 2 NeuAc 2 , GlcNAc 2 Man 3 GlcNAc 2 Gal 2 , GlcNAc 2 Man 3 GlcNAc 2 , GlcNAc 2 Man 5 GlcNAcGalNeuAc, GlcNAc 2 Man 5 GlcNAcGal, GlcNAc 2 Man 5 GlcNAc, GlcNAc 2 Man 3 and GlcNAc 2 Man 5 . 삭제delete 제 1항에 있어서, 상기 7)단계의 정량 분석은 하나의 세포로부터 상기 1)단계 내지 5)단계에 따라 얻은 혼합된 구조의 N-글리칸에, 절대량을 알고 있는 상기 1)단계 내지 5)단계에 따른 특정 구조의 N-글리칸을 포함시키고, 혼합된 구조의 N-글리칸을 12[C6]-2-AA로 표지하고, 특정 구조의 N-글리칸을 13[C6]-2-AA 로 표지하여 MALDI-TOF-MS을 이용하여 질량 스펙트럼을 측정한 후, 피크 면적(peak area)를 계산함으로써 절대 정량하는 것을 특징으로 하는, 초고속 당 분석 방법.4. The method according to claim 1, wherein the quantitative analysis of step (7) comprises the steps (1) to (5) of recognizing the absolute amount of N-glycans in the mixed structure obtained from step (1) The N-glycans of the mixed structure are labeled with 12 [C 6 ] -2-AA and the N-glycans of the specific structure are labeled with 13 [C 6 ] - 2-AA and measuring the mass spectrum using MALDI-TOF-MS, and then calculating an absolute peak area by calculating a peak area.
KR1020130091439A 2013-08-01 2013-08-01 Development of high-throughput quantitative glycomics platform using mass spectrometry and chromatography system KR101544591B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130091439A KR101544591B1 (en) 2013-08-01 2013-08-01 Development of high-throughput quantitative glycomics platform using mass spectrometry and chromatography system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130091439A KR101544591B1 (en) 2013-08-01 2013-08-01 Development of high-throughput quantitative glycomics platform using mass spectrometry and chromatography system

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20150015718A KR20150015718A (en) 2015-02-11
KR101544591B1 true KR101544591B1 (en) 2015-08-13

Family

ID=52572900

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020130091439A KR101544591B1 (en) 2013-08-01 2013-08-01 Development of high-throughput quantitative glycomics platform using mass spectrometry and chromatography system

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101544591B1 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101992395B1 (en) 2018-03-13 2019-06-24 한국기초과학지원연구원 Mass spectrometry based bioinformatics platform for high-throughput identification of glycation proteins and advanced glycation end-products

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007514438A (en) 2003-12-18 2007-06-07 プロコグニア リミテッド Method for analyzing glycated molecules
JP2008539412A (en) 2005-04-26 2008-11-13 レイモンド, エー. ドウェック, Glycosylation markers for cancer diagnosis and monitoring

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007514438A (en) 2003-12-18 2007-06-07 プロコグニア リミテッド Method for analyzing glycated molecules
JP2008539412A (en) 2005-04-26 2008-11-13 レイモンド, エー. ドウェック, Glycosylation markers for cancer diagnosis and monitoring

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Anal. Chem., 제82권,6613-20면(2010.)*

Also Published As

Publication number Publication date
KR20150015718A (en) 2015-02-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Kailemia et al. Oligosaccharide analysis by mass spectrometry: a review of recent developments
JP5116837B2 (en) MS method for evaluating glycans
Budnik et al. Global methods for protein glycosylation analysis by mass spectrometry
Guttman et al. Site-specific mapping of sialic acid linkage isomers by ion mobility spectrometry
Han et al. Mass spectrometry of glycans
US11428696B2 (en) Mass spectrometry analysis of mutant polypeptides in biological samples
Sturiale et al. The impact of mass spectrometry in the diagnosis of congenital disorders of glycosylation
Zhang et al. Mass spectrometry for protein sialoglycosylation
Krokhin et al. Site‐specific N‐glycosylation analysis: matrix‐assisted laser desorption/ionization quadrupole‐quadrupole time‐of‐flight tandem mass spectral signatures for recognition and identification of glycopeptides
Zamfir et al. Chip electrospray mass spectrometry for carbohydrate analysis
Yu et al. Enabling techniques and strategic workflow for sulfoglycomics based on mass spectrometry mapping and sequencing of permethylated sulfated glycans
Guo et al. Recent advances in the analysis of polysialic acid from complex biological systems
North et al. Mass spectrometric analysis of mutant mice
CN110028539B (en) Isotope labeled bionic sugar or sugar group, preparation method and application thereof
KR20130066481A (en) Method for analyzing cancer-specific glycan and use of it for diagnosing cancer
KR101544591B1 (en) Development of high-throughput quantitative glycomics platform using mass spectrometry and chromatography system
Robajac et al. Glycoanalysis of the placental membrane glycoproteins throughout placental development
Guan et al. Comparative analysis of different n-glycan preparation approaches and development of optimized solid-phase permethylation using mass spectrometry
JP5392500B2 (en) Method for analyzing sugar chains by mass spectrometry
KR101778634B1 (en) MALDI-MS-based qualitative and quantitative analysis method for biomolecules
Jezková et al. Differentiation of sialyl linkages using a combination of alkyl esterification and phenylhydrazine derivatization: Application for N-glycan profiling in the sera of patients with lung cancer
JP2006145519A (en) Method for analyzing sugar chain structure
Kanazawa et al. Establishment of a method for mapping of N-linked oligosaccharides and its use to analyze industrially produced recombinant erythropoietin
Smolkova et al. Labeling strategies for analysis of oligosaccharides and glycans by capillary electrophoresis
Belicka Introduction to Glycomics and Glycan Analysis

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190624

Year of fee payment: 5