An analytical technique for measuring protein carbonyl in the stratum corneum using surface plasmon resonance

Authors


Masaki Yamaguchi, Graduate School of Engineering, Iwate University, 4-3-5 Ueda, Morioka-city, Iwate 020-8551, Japan. Tel.: +81 19 621 6349; fax: +81 19 621 6349; e-mail: masakiy@iwate-u.ac.jp

Synopsis

Protein carbonyl groups in the stratum corneum may be used as a biomarker for skin photo-stress. To evaluate the relationship between the protein carbonyl to total protein (TP) ratio (carbonylation ratio) and skin photo-stress, the authors established a methodology by which protein carbonyl can be easily and highly sensitively analysed using an optical technique based on surface plasmon resonance (SPR). To collect the stratum corneum, tape stripping was employed. Firstly, the protein carbonyl was reacted with 2,4-dinitrobenzenesulfonic acid dihydrate, and the quantity of dinitrophenylated (DNP)-protein carbonyl was determined using an anti-dinitrophenyl (anti-DNP) antibody. The mass of DNP-protein carbonyl was measured using SPR. A truncated sampling-reporting cycle of <5 min allowed speedy reporting of DNP-protein carbonyl levels. A significant difference was observed in the protein carbonyl/TP ratio (carbonylation ratio) between a sun-protected area (mid-ventral arm) and a sun-exposed area (upper cheek, < 0.05). Additionally, the carbonylation ratio of the sun-exposed area showed a higher value than that of the sun-protected area. It was suggested that the carbonylation ratio might be a useful index of skin photo-stress.

Résumé

Les groupes carbonyle des protéines de la couche cornée peuvent être utilisé comme un biomarqueur de la peau ayant subie un stress photo induit. Afin d’évaluer la relation entre protéines carbonylées par rapport aux protéines totales (Rapport de carbonylation) et la peau ayant subie un stress photo induit, les auteurs ont établi une méthodologie par laquelle les protéines carbonylées peuvent être facilement analysées et de façon très sensible en utilisant une technique optique basée sur la résonance des plasmons de surface (SPR). Afin de recueillir le stratum corneum, le tape-stripping sera utilisé. Dans une première étape, le groupement carbonyle réagit avec l’acide 2,4-dinitrobenzenesulfonique dihydraté, et la quantité de protéine carbonyl dinitrophenylée (DNP) est déterminée en utilisant un anticorps anti-dinitrophényl (anti-DNP). La masse de protéines carbonyle DNP a été mesurée à l’aide de SPR. Un cycle de moins de 5 minutes a permis d’obtenir rapidement les taux de protéines carbonyle DNP. Une importante différence a été observée dans le rapport carbonyle protéine/protéine totale (ratio de carbonylation) entre une zone protégée au soleil (face antérieure du bras) et une zone exposée au soleil (partie supérieure de la joue, p <0,05). De plus, le ratio de carbonylation de la zone exposée au soleil a montré une valeur supérieure à celle de la zone protégée du soleil. Il est suggéré que le rapport de carbonylation peut être un indice utile de la peau ayant subie un stress photo induit.

Ancillary