A systematic approach to connect glycomics and pathophysiology of cancer  Page description

Help  Print 
Back »
 

Details of project

  
Identifier
83857
Type NK
Principal investigator Vékey, Károly
Title in Hungarian A glikozilációs folyamatok feltérképezése és kapcsolata a rákos megbetegedések patofiziológiájával
Title in English A systematic approach to connect glycomics and pathophysiology of cancer
Keywords in Hungarian tömegspektrometria, glikoziláció, rák
Keywords in English mass spectrometry, glycolysation, cancer
Discipline
Analytical Chemistry (Council of Physical Sciences)80 %
Ortelius classification: Instrumental analysis
Cancer and its biological basis (Council of Medical and Biological Sciences)10 %
Ortelius classification: Oncology
General biochemistry and metabolism (Council of Medical and Biological Sciences)10 %
Ortelius classification: Molecular markers and recognition
Panel Natural Sciences Committee Chairs
Department or equivalent Core Technologies Centre (Research Center of Natural Sciences)
Participants Buzás, Edit Irén
Deme, Dániel
Drahos, László
Gömöry, Ágnes
György, Bence
Hegedüs, Márta
Ludányi, Krisztina
Misják, Petra
Ozohanics, Oliver
Telekes, András
Tóth, Eszter
Turiák, Lilla
Újszászy, Kálmán
Starting date 2011-02-01
Closing date 2016-01-31
Funding (in million HUF) 85.509
FTE (full time equivalent) 21.15
state closed project
Summary in Hungarian
A glikoziláció az egyik legfontosabb poszt-transzlációs módosulás, mely szoros kapcsolatban van a sejtek közötti kommunikációval. Bár több esetben megfigyelték, hogy rákos megbetegedések esetén megváltozik a glikozileződés, de ennek a jelenségnek a háttere nem ismert. A pályázat fő célkitűzése, hogy felderítsük, milyen kapcsolatban van a glikozileződés folyamata a rákos megbetegedések kialakulásával. A kérdéskör vizsgálata segíthet annak megértésében, milyen biokémiai folyamatok vezetnek a rák kialakulásához. Ez lehetővé teheti a rák korai kimutatását, és rákos betegségek gyógyításának új irányát is kijelölheti.

A glikoziláció tanulmányozásának egyik fő akadálya, hogy glikoproteinek szerkezetének és a glikozilációs mintázatnak kísérleti vizsgálata a jelenleg elérhető technológiákkal igen nehézkes. Alapvetően új módszert kívánunk kidolgozni ennek a kérdéskörnek a vizsgálatára, mely a proteomikai módszerekhez hasonlóan lehetővé tenné a glikozilációs mintázat automatikus meghatározását. A módszer nanoHPLC-MS/MS technika alkalmazásán és a spektrumok automatikus értelmezését lehetővé tevő algoritmus és szoftver kidolgozásán alapul. Az így kifejlesztett módszerrel, 100-200 beteg bevonásával a tüdőtumor glikobiológiájának vizsgálatár tervezzük. Az eredmények alapján megismerhetjük a rákos betegségek molekuláris hátterét, és megteremtjük annak lehetőségét, hogy a betegséget korai stádiumban tudjuk kimutatni, mely a sikeres gyógyítást nagymértékben elősegítheti.
Summary
Glycosylation is one of the main post-translational modifications. It is known to be connected to cell-cell communication, and there are sporadic indications linking changes in glycosylation to cancer. This link is, however, not well explored. The main objective of the proposal is to study protein glycosylation in a systematic manner, identify changes in glycosylation profiles and connect these to cancer pathophysiology. This is much more than a biomarker research; may result in understanding the molecular mechanisms and early signs of cancer, and open new avenues for treatment.

A major hurdle to overcome is to solve problems riddling glycoprotein analysis. We plan for a strategic breakthrough by developing a novel experimental procedure, algorithm and software for automatic evaluation of tandem mass spectra of glycopeptides. This will make high throughput glycosylation analysis feasible using mainstream nanoHPLC-MS/MS methodologies. Using the developed analytical procedures we shall determine glycosylation profiles for hundreds of glycoproteins present in biological matrices. For a proof-of-principle study lung cancer is selected: 100-200 biological samples will be analyzed, taken from cancer patients, including healthy volunteers and various positive controls. Results will be evaluated by an interdisciplinary team of experts in chromatography, mass spectrometry, bioinformatics, glycobiology and medicine, to identify biochemical changes occurring in cancer.




 

Final report

  
Results in Hungarian
Az OTKA pályázat megvalósítása során módszert fejlesztettünk ki fehérjék hely-specifikus glikozilációs mintázatának meghatározására. A kifejlesztett módszerek a nemzetközi irodalomban ismerteken jelentősen túlmutatnak és lehetővé teszik, hogy adott fehérjék glikozilációját bonyolult keverékből (például vérplazmából) is meg tudjuk határozni. Az általunk kifejlesztett módszer lehetővé tette, hogy bepillanthassunk a glikozilációs folyamat részleteibe, és megvizsgálhassuk, hogy különböző fehérjék glikozilációja milyen kapcsolatban van egymással. Megállapítottuk, hogy fehérjék glikozilációja betegségekben és a szervezetet érő jelentős beavatkozás hatására is jelentősen megváltozik; így például tüdőrákban vagy sugárterápiát követően. Eredményeink azt mutatták, hogy a glikozilációban bekövetkező változás tipikusan nem egy adott, egészséges emberben ismeretlen molekula megjelenését, hanem számos, az egészséges emberekben is meglevő glikoforma koncentrációjának megváltozását jelenti. Ez arra utal, hogy számos, 10-20 glikozilációt jellemző molekularészletet tartalmazó biomarker-készletet célszerű alkalmazni ahhoz, hogy adott betegségre jellemző diagnosztikai markert dolgozzunk ki. Ennek a koncepciónak az alkalmazásával, a fehérjeglikoziláció jellemzésével, tüdőrákban szenvedőket egészségesektől és más tüdőbetegektől is sikeresen meg tudtunk különböztetni.
Results in English
In the OTKA project we have developed and published novel, multi-step protocols to determine site-specific glycosylation patterns. These are beyond the state-of-art; are predominantly based on chromatography and mass spectrometry; and are capable to identify specific glycosylation features of individual proteins in complex mixtures, like body fluids. The developed methodology enabled us to have a look on the glycosylation machinery; and to find if and how glycosylation on diverse proteins correlate with each other. We have also identified changes in glycosylation under various conditions, like in cancer; various lung diseases and radiotherapy. In the studied cases changes in glycosylation were not identified as a novel, emerging molecular structure, but as changes in the relative concentration of several individual glycoforms. This suggests that a panel of biomarkers (like a set of 10-20 distinct molecular features) might be best suited to indicate certain illnesses. This is in contrast to presently used biomarkers, which are typically uses as the plasma level of a certain protein, like PSA. Of particular relevance, we have established a certain panel of glycosylation markers, which clearly distinguishes lung cancer patients both from healthy persons and from those suffering from other lung diseases.
Full text https://www.otka-palyazat.hu/download.php?type=zarobeszamolo&projektid=83857
Decision
Yes





 

List of publications

  
Turiak, Lilla; Misjak, Petra; Szabo, Tamas; Aradi, Borbala; Paloczi, Krisztina; Ozohanics, Oliver; Drahos, Laszlo; Kittel, Agnes; Falus, Andras; Buzas, Edit I.; Vekey, Kayoly: Proteomic characterization of thymocyte-derived microvesicles and apoptotic bodies in BALB/c mice, JOURNAL OF PROTEOMICS, 2011
Turiak Lilla; Ozohanics Oliver; Marino Fabio; et al.: Digestion protocol for small protein amounts for nano-HPLC-MS(MS) analysis, JOURNAL OF PROTEOMICS, 2011
Oliver Ozohanics, Lilla Turiák, László Drahos, Károly Vékey: Comparison of glycopeptide/glycoprotein enrichment techniques, Rapid Commun. Mass Spectrom, 2011
Olivér Ozohanics, Lilla Turiák, Ádám Lengyel, Károly Vékey , László Drahos: A Challenge for nanoUPLC-MS/MS: Determination of Glycosylation Patterns, HPLC 2011 Book of Abstracts, 2011
Olivér Ozohanics, Lilla Turiák, Ádám Lengyel, Károly Vékey , László Drahos: Glycosylation Patterns and Glycopeptide Biomarkers, Central and Eastern European Proteomic Conference (plenary lecture), 2011
Lilla Turiák, Oliver Ozohanics, László Drahos, Károly Vékey: COMPARISON OF GLYCOPROTEIN ENRICHMENT METHODS ON HUMAN PLASMA SAMPLES, HPLC 2011 Book of Abstracts, 2011
Kuki A, Nagy L, Shemirani G, Memboeuf A, Drahos L, Vekey K, Zsuga M, Keki S: A simple method to estimate relative stabilities of polyethers cationized by alkali metal ions, RAPID COMMUNICATIONS IN MASS SPECTROMETRY 26: 304-308, 2012
Di Stefano V, Avellone G, Bongiorno D, Cunsolo V, Muccilli V, Sforza S, Dossena A, Drahos L, Vékey K: Applications of liquid chromatography-mas spectrometry for food analysis, JOURNAL OF CHROMATOGRAPHY A 1259: 74-85, 2012
Ozohanics O, Turiák L, Puerta A, Vékey K, Drahos L: High-performance liquid chromatography coupled to mass spectrometry methodology for analyzing site-specific N-glycosylation patterns, JOURNAL OF CHROMATOGRAPHY A 1259: 200-212, 2012
Ozohanics O, Turiák L, Drahos L, Vékey K: Comparison of glycopeptide/glycoprotein enrichment techniques, RAPID COMMUNICATIONS IN MASS SPECTROMETRY 26: 215-217, 2012
Vékey K, Ozohanics O, Tóth E, Jekő A, Révész A, Krenyácz J, Drahos L: Fragmentation characteristics of glycopeptides, INTERNATIONAL JOURNAL OF MASS SPECTROMETRY 345-347: 71-79,, 2013
Bobaly, B (Bobaly, Balazs); Toth, E (Toth, Eszter); Drahos, L (Drahos, Laszlo) ; Zsila, F (Zsila, Ferenc); Visy, ZL (Visy, Julia) ; Fekete, J (Fekete, Jeno); Vekey, K (Vekey, Karoly): Influence of acid-induced conformational variability on protein separation in reversed phase high performance liquid chromatography, JOURNAL OF CHROMATOGRAPHY A Volume: 1325 Pages: 155-162 DOI: 10.1016/j.chroma.2013.12.022, 2014
Leveles, Ibolya; Nemeth, Veronika; Szabo, Judit E.; Harmat, Veronika; Nyiri, Kinga; Bendes, Abris Adam; Papp-Kadar, Veronika; Zagyva, Imre; Rona, Gergely ; Ozohanics, Oliver; Vekey, Karoly; Toth, Judit; Vertessy, Beata G.: Structure and enzymatic mechanism of a moonlighting dUTPase, ACTA CRYSTALLOGRAPHICA SECTION D-BIOLOGICAL CRYSTALLOGRAPHY Volume: 69 Pages: 2298-2308 Part: 12 DOI: 10.1107/S0907444913021136, 2013
Wysocka-Kapcinska, M (Wysocka-Kapcinska, Monika)[ 1 ] ; Torocsik, B (Torocsik, Beata)[ 2 ] ; Turiak, L (Turiak, Lilla)[ 3 ] ; Tsaprailis, G (Tsaprailis, George)[ 4 ] ; David, CL (David, Cynthia L.)[ 4 ] ; Hunt, AM (Hunt, Andrea M.)[ 4 ] ; Vekey, K (Vekey, Karoly)[ 3 ] ; Adam-Vizi, V (Adam-Vizi, Vera)[ 2 ] ; Kucharczyk, R (Kucharczyk, Roza)[ 1 ] ; Chinopoulos, C (Chinopoulos, Christos)[ 2 ]: The Suppressor of AAC2 Lethality SAL1 Modulates Sensitivity of Heterologously Expressed Artemia ADP/ATP Carrier to Bongkrekate in Yeast, PLOS ONE Volume: 8 Issue: 9 Article Number: e74187 DOI: 10.1371/journal.pone.0074187, 2013
Rondeau D, Drahos L, Vekey K: Internal energy distribution in electrospray ionization: Towards the evaluation of a thermal-like distribution from the multiple-collision model, RAPID COMMUN MASS SP 28: (11) 1273-1284, 2014
Toth Eszter, Ozohanics Oliver, Bobaly Balázs, Gomory Agnes, Jeko Anita, Drahos Laszlo, Vekey Karoly: HPLC enrichment/isolation of proteins for post-translational modification studies from complex mixtures, J PHARMACEUT BIOMED ANAL 98: 393-400, 2014
Tóth Eszter, Vékey Károly, Ozohanics Oliver, Jekő Anita, Dominczyk Iwona, Widlak Piotr, Drahos László: Changes of protein glycosylation in the course of radiotherapy, J PHARMACEUT BIOMED ANAL 118: 380-386, 2016
Tóth Eszter, Hevér Helga, Ozohanics Oliver, Telekes András, Vékey Károly, Drahos László: Simple correction improving long-term reproducibility of HPLC-MS, J MASS SPECTROM 50: (10) 1130-1135, 2015
Bobály Balázs, Tóth Eszter, Drahos László, Zsila Ferenc, Visy Júlia, Fekete Jenő, Vékey Károly: Influence of acid-induced conformational variability on protein separation in reversed phase high performance liquid chromatography, J CHROMATOGR A 1325: 155-162, 2014
Gergely N Nagy, Lívia Marton, Alicia Contet, Olivér Ozohanics, Laura-Mihaela Ardelean, Ágnes Révész, Károly Vékey, Florin Dan Irimie, Henri Vial, Rachel Cerdan, Beáta G Vértessy: Composite Aromatic Boxes for Enzymatic Transformations of Quaternary Ammonium Substrates, ANGEW CHEM INT EDIT 53: (49) 13471-13476, 2014
Gabriella Pocsfalvi, Christopher Stanlya, Immacolata Fiumea, Károly Vékey: Chromatography and its hyphenation to mass spectrometry for extracellular vesicle analysis, Journal of Chromatography A, Volume 1439, 25 March 2016, Pages 26–41, 2016




 

Events of the project

  
2015-01-05 09:42:58
Kutatóhely váltás
A kutatás helye megváltozott. Korábbi kutatóhely: Szerves Kémiai Intézet (MTA Természettudományi Kutatóközpont), Új kutatóhely: Műszercentrum (MTA Természettudományi Kutatóközpont).
2014-04-25 15:14:36
Résztvevők változása
2012-01-03 13:32:06
Kutatóhely váltás
A kutatás helye megváltozott. Korábbi kutatóhely: Szerkezeti Kémiai Intézet (MTA Természettudományi Kutatóközpont), Új kutatóhely: Szerves Kémiai Intézet (MTA Természettudományi Kutatóközpont).



Back »