Guttman, AndrásFarkas, Anna2023-06-022023-06-022023https://hdl.handle.net/2437/354526A glikoziláció a fehérjék legfontosabb poszttranszlációs módosításai közé tartozik. Fontosságát jelzi, hogy az emlősök vérkeringésében lévő fehérjék több, mint 50%-a glikozilált. A szénhidrátok fehérjékhez történő kapcsolódása több száz glikozil-transzferázt, glikozidázt, transzkripciós faktort, transzportereket magába foglaló, összetett biológiai folyamat, amely változatos, de specifikus glikánprofilokat eredményez. Bár a glikozilációs módosítások pontos szerepét még mindig nem teljesen értjük, egyre több bizonyíték szolgál arra vonatkozóan, hogy a glikánok a sejtek, szövetek és szervek működésének fiziológiás és patológiás folyamatait is befolyásolják, így molekuláris diagnosztikai információkat szolgáltathatnak az egyes betegségek vonatkozásában. A több helyszínen zajló tanulmányok növekvő népszerűségével szükségessé válik a nehezebben ellenőrizhető és szabványosítható preanalitikai feltételek egységesítése, illetve az N-glikán tartalmat érintő esetleges hatások értékelése, mely segíthet a jövőben a különböző vizsgálatok mintagyűjtési protokolljainak megfelelő optimalizálásában. Munkám során emberi szérum mintákon vizsgáltam a vérvételtől a centrifugálásig, majd a szérum fagyasztásáig eltelt idő N-glikom tartalmat esetlegesen befolyásoló hatását. Vizsgálataim eredményeként megállapítottam, hogy a 4 és fél órán belüli szobahőmérsékleten való tárolásnak nincs jelentős hatása az N-glikánprofilra. Munkám eredményeként így kijelenthető, hogy az általam alkalmazott, és a klinikai laboratóriumokban is rutinszerű vizsgálati körülmények között a szérum N-glikom viszonylag stabil biomarkerforrásnak tekinthető. A kísérletek eredményeinek ismeretében a dolgozat további részében a terhesség alatti elhízásnak és a terhességi diabétesz mellitusznak (Gestational Diabetes Mellitus – GDM) az anyai és gyermek eredetű szérum immunglobulin G (IgG), illetve az anyai szérumból izolált immunglobulin A (IgA) antitestekre gyakorolt hatásának elemzésével, valamint a krónikus obstruktív tüdőbetegség (Chronic Obstructive Pulmonary Disease – COPD), a tüdőrák és a két tüdőbetegség együttes előfordulásának N-glikomikai tanulmányozásával foglalkozom. A felsorolt kórképek közös mozgatórugója a krónikus szisztémás gyulladás, így az azt tükröző IgG és IgA N-glikozilációs mintázatának tanulmányozása értékes biomarkerforrás lehet. Mind az elhízás, mind a GDM napjainkban egyre növekvő gyakorisággal fordulnak elő. Az elhízás és a GDM káros hatással lehet az anyára és születendő gyermekére egyaránt, így a növekvő esetszámokat is figyelembe véve, egyre nagyobb igény mutatkozik olyan biomarkerek azonosítására és egységes klinikai alkalmazására, melyek előre jelezhetik a GDM kialakulását, valamint annak hatásait anyára és gyermekére. Az anyai és gyermek szérum eredetű IgG, valamint az anyai szérum IgA N-glikozilációja ígéretes markernek bizonyult vizsgálataim során az elhízás és/vagy GDM kialakulásának és/vagy hatásának jelzésére. Eredmenyeim alapján megállapítottam, hogy az IgG N-glikán szerkezeteinek változásai az anyai elhízást jól tükrözik, viszont a GDM kialakulását nem képesek jelezni. Ezzel szemben az IgA a GDM kialakulásának jóslására potenciális glikobiomarker forrásnak bizonyult. A gyermek és anyai IgG glikozilációjának összehasonlítása során megállapítottam, hogy mind az anyai elhízás, mind a GDM befolyásolja a placentáris transzportfolyamatokat. A dolgozat utolsó részében bemutatásra került egy olyan új megközelítés (SPM modell), mely révén hatékonyan tanulmányozható a fenti két Ig osztály N-kapcsolt glikozilációs módosulása további három, az emberi szérumban nagy koncentrációban jelen lévő haptoglobin, transzferrin és alfa-1-antitripszin fehérjékkel egyidőben. A kidolgozott modellt alkalmazva különböző gyulladásos és daganatos tüdőbetegségben szenvedők csoportjait vizsgáltam olyan biomarkerek azonosítása céljából, melyek alapján elkülöníthetőek egymástól a COPD-s, tüdőrákkal, valamint mindkét betegség meglétével diagnosztizált betegcsoportok. Munkám során meghatároztam ezen csoportok szérum mintáinak deszialilált N-glikánprofiljához tartozó antennáris elágazás mértékét, mely a tüdőrák és a kontoll csoport elkülönítését tette lehetővé. A statisztikai elemzés mellett bevezettem egy új értékelési eljárást, mellyel az azonosított szerkezetek relatív területszázalék változását vizsgáltam. A módszer alkalmazásával számos olyan glikán szerkezeteket tudtam azonosítani, amely a jövőben segíthet a betegség diagnosztizálása során. Ezek közül kiemelendő az core-fukozilált kétantennás agalaktozilált struktúra (FA2), mely segítségével hatékonyan elkülöníthető a COPD a tüdőráktól, illetve mindkét tüdőbetegség az egészséges kontroll csoporttól. Az egyes szerkezetek statisztikai elemzésének eredményét figyelembe véve az SPM modell alapján kijelenthető, hogy az IgG molekula glikozilációs analízise a tüdőt érintő daganatos és különböző gyulladásos betegségek (COPD) diagnosztikájában jelentőséggel bírhat. A vizsgált tüdőbetegségekben szenvedő páciensektől származó szérum minták N-glikomikai elemzése fontos kiegészítő és gyors, előzetes molekuláris diagnosztikai információt szolgáltathat a globális N-glikozilációs változásokról és azok potenciális glikoproteinforrásairól, azáltal a jövőben megkönnyítve a diagnózis felállítását és a terápiás döntéshozatalt.Glycosylation is one of the most important post-translational modifications of proteins. Its importance is indicated by the fact that more than 50% of the proteins in the bloodstream of mammals are glycosylated. The attachment of carbohydrates to proteins is a complex biological process involving hundreds of glycosyltransferases, glycosidases, transcription factors, and transporters, which results in diverse but specific glycan profiles. Although the exact role of glycosylation modifications is still not fully understood, there is more and more evidence that glycans influence the physiological and pathological processes of the cells, tissues and organs, so they can provide molecular diagnostic information regarding certain diseases. With the growing popularity of multi-site studies, it becomes necessary to standardize preanalytical conditions that are more difficult to control and standardize, as well as to evaluate possible effects on N-glycan content, which can help in the future to optimize the sample collection protocols of various studies. During my work, I investigated the possible influence of the time delay from blood collection to centrifugation and then to freezing on the N-glycome content on human serum samples. As a result of my experiments, I found that the storage of whole blood at room temperature had no significant effect on the serum N-glycan profile. As a result of my work, it can be stated that serum N-glycome can be considered a relatively stable source of biomarkers under conditions both I applied and routinely used in clinical laboratories. Both obesity and GDM are occurring more and more frequently among women of childbearing age. Both obesity and GDM can have adverse effects on both the mother and the unborn child, given the greater number of cases there is a growing need to identify and uniformly apply biomarkers that may predict the development of GDM and its effects on the mother and her child. N-glycosylation of maternal and the child-derived serum IgG and maternal serum IgA has been shown to be a promising marker in my studies for the development and / or effects of obesity and / or GDM. Based on my results, I concluded that the changes in the N-glycan structures of IgG excellently reflect the maternal obesity, but cannot indicate the development of GDM. In contrast, I have demonstrated in my work that IgA may be a potential source of glycobiomarkers in predicting the development of GDM. Comparing the glycosylation of child and maternal IgG, I terminated that both maternal obesity and GDM can affect placental transport processes. I consider it appropriate to perform subclass and binding site-specific IgG glycosylation analysis with additional subjects, supplemented by analysis of inflammatory markers of the placenta. In this way, we can get closer to a better understanding of the transport processes of antibodies through the placenta and thus the factors influencing the development of the fetal immune system. In the last part of the dissertation, a new approach (SPM model) was presented, which can be used to efficiently study the N-linked glycosylation modification of the above mentioned two Ig classes in parallel with three other proteins present in high concentrations in human serum (haptoglobin, transferrin and alpha-1-antitrypsin). Using the developed model, I examined the groups of patients with different inflammatory and neoplastic lung diseases in order to identify biomarkers, that can be used to differentiate the groups of patients diagnosed with COPD, lung cancer, and both diseases. During my work, I determined the degree of antennary branching belonging to the desialylated N-glycan profile of the serum samples of these groups, a property that allowed the separation of the lung cancer and the control group. In addition to the statistical analysis, I introduced a new evaluation procedure to examine the change in the relative area percentage of the identified structures. Using this method, I have been able to identify a number of glycan structures that may assist in diagnosing the disease in the future. Outstanding among these structures is the core-fucosylated biantennary, agalactosylated structure (FA2), which can effectively differentiate COPD from lung cancer and both lung diseases from a healthy control group. Considering the results of the statistical analysis of each N-glycan structure, the SPM model suggests that glycosylation analysis of the IgG molecule may be may be of relevance for the diagnosis of lung cancer and various inflammatory diseases (COPD). N-glycomic analysis of serum samples from patients with the lung diseases studied may provide important additional and rapid preliminary molecular diagnostic information about global N-glycosylation changes and their potential glycoprotein sources, thereby facilitating future diagnosis and therapeutic decision-making.162huCOPDtüdőrákelhízásgesztációs diabétesz mellituszgyulladásN-glikánIgGIgAlézer indukált fluoreszcens detektorral ellátott kapilláris elektroforézisElméleti orvostudományokOrvostudományok