Keratokonjunktivitis Sicca: Die Bedeutung von Proteinglykosylierungen für die Stabilität des Tränenfilms
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Das Trockene Auge, auch bekannt als Keratokonjunktivitis sicca, ist als multifaktorielle Erkrankung des Tränenfilms und der Augenoberfläche definiert und äußert sich symptomatisch in Sehstörungen, Träneninstabilität, morphologischen Veränderungen und Entzündung der Augenoberfläche. Die Glykosylierung von Proteinen ist eine der häufigsten post-translationalen Veränderungen und hat wichtige regulatorische Funktionen in diversen biologischen Prozessen, darunter Proteinstabilität oder Signaltransduktion. In dieser Studie haben wir eine Lektin-basierte Affinitäts-Methode zur Anreicherung von Glykoproteinen in der Tränenflüssigkeit entwickelt, um die spezifischen N-Glykosylierungsstellen mittels hochauflösender Massenspektrometrie (MS) charakterisieren zu können. Zunächst haben wir 26 N-Glykosylierungsstellen an 11 N-Glykoproteinen im Tränenproben-Pool Gesunder mittels eines Multi-Lektin Säulensystems identifiziert. Die meisten N-Glykoproteine sind gut etablierte DES (Dry Eye Disease)Marker: LTF (N497 & N642), IGHA1 (N144 & N340), PIP (N105), und LACRT (N105). Im Weiteren haben wir die quantitativen Unterschiede im Vergleich zwischen Gesunden und DES Subgruppen in individuellen Tränenproben untersucht. Die Herausforderungen dabei waren die Knappheit der verfügbaren Proben und die Einschränkungen des Multi-Lektin Säulensystems bei der Identifizierung von Glykopeptiden/- proteinen. Wir konnten eine robuste und kosteneffektive neue Methode etablieren, mit der N-Glykosylierungsstellen und nicht-glykosilierte Peptide gleichzeitig identifiziert werden können. Die Lektin-Anreicherung der individuellen Proben entfällt und wir benötigen nur sehr geringe Mengen an Tränenprotein. Für diese Studie wurden Tränenproben von 182 Personen genutzt, um die quantitativen Unterschiede von N-Glykopeptiden in individuellen Proben von Gesunden und DES Subgruppen zu untersuchen. Bisher ist dies die größte Anzahl individueller Tränenproben, die in einem Tandem-MS-basierten discovery proteomics Ansatz eingesetzt wurde, um die N-Glykopeptid Marker für DES in Träne zu untersuchen. Zum ersten Mal konnten wir signifikante Unterschiede in den N-Glykopeptiden in Träne von DES Subgruppen zeigen, besonders bei schwerem hypovolämischem und evaporativem Trockenen Auge (sDRYaqlip) im Vergleich zu Gesunden. Wir konnten 19 N-glykosylierte Peptide erfolgreich identifizieren, die in der Subgruppe sDRYaqlip in unterschiedlicher Menge vorkommen: SERPINA3 (site, N271), AHSG (site, N157), CFH (site, N911), HP (site, N241), LACRT (site, N119), LTF (site, N445), SCGB21 (site, N68) und PIP (site, N105). Soweit wir wissen, wurde in der vorliegenden Studie die größte Anzahl N-Glykopeptide mit Bezug zu DES Markern identifiziert. Die große Mehrheit dieser N-Glykopeptide korreliert signifikant mit verschiedenen biologischen Funktionen, darunter Entzündungsreaktionen, Apoptose und antibakteriellen Reaktionen. Zusammenfassend konnte diese Studie zahlreiche N-Glykoprotein Marker mit Bezug zu DES identifizieren, die möglicherweise im Weiteren für Diagnose, Prognose und Entwicklung von Medikamenten genutzt werden können.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Lectin-Based Affinity Enrichment and Characterization of N-Glycoproteins from Human Tear Film by Mass Spectrometry. Molecules, 28(2), 648.
Schmelter, Carsten; Brueck, Alina; Perumal, Natarajan; Qu, Sichang; Pfeiffer, Norbert & Grus, Franz H.
