Abstract Protein glycosylation is essential in all domains of life and its mutational impairment in humans can result in severe diseases named Congenital Disorders of Glycosylation (CDGs). Studies on molecular level are however challenging, because many glycosyltransferases in the endoplasmic reticulum (ER) are low abundance membrane proteins. We established a comprehensive multiple reaction monitoring (MRM) assay to quantify most human glycosyltransferases involved in the processes of N -glycosylation, O - and C -mannosylation in the ER. To increase reproducibility, a membrane protein fraction of isotopically labeled HEK 293T cells was used as an internal standard. With this internal standard the MRM assay is easily transferable between laboratories. 22 glycosyltransferases could be reliably quantified from whole cell lysates of HEK 293T cells, HeLa cells and skin fibroblast cell lines. We then analyzed fibroblasts derived from CDG type I patients with mutations in the ALG1 , ALG2 or ALG11 gene. Mutations in ALG1 or ALG2 gene strongly reduced the levels of the ALG1 and ALG2 protein, respectively. In contrast, the levels of all other glycosyltransferases remained unchanged, which was unexpected given evidence that the ALG1, ALG2 and ALG11 proteins form a stable complex. This study describes an efficient workflow for the development of MRM assays for low abundance proteins, establishes a ready-to-use tool for the comprehensive quantification of ER-localized glycosyltransferases and provides new insight into the organization of disease-relevant glycosylation processes.

Abstract Pancreatic ductal adenocarcinoma (PDAC) represents one of the most aggressive and lethal malignancies worldwide with an urgent need for new diagnostic and therapeutic strategies. One major risk factor for PDAC is the pre-indication of chronic pancreatitis (CP), which represents highly inflammatory pancreatic tissue. Kallikreins (KLKs) are secreted serine proteases that play an important role in various cancers as components of the tumor microenvironment. Previous studies of KLKs in solid tumors largely relied on either transcriptomics or immunodetection. We present one of the first targeted mass spectrometry profiling of kallikrein proteases in PDAC, CP, and normal pancreas. We show that KLK6 and KLK10 are significantly upregulated in PDAC (n=14) but not in CP (n=7) when compared to normal pancreas (n=21), highlighting their specific intertwining with malignancy. Additional explorative proteome profiling identified 5936 proteins in our pancreatic cohort and observed disease-specific proteome rearrangements in PDAC and CP. As such, PDAC features an enriched proteome motif for extracellular matrix (ECM) and cell adhesion while there is depletion of mitochondrial energy metabolism proteins, reminiscent of the Warburg effect. Although often regarded as a PDAC hallmark, the ECM fingerprint was also observed in CP, alongside with a prototypical inflammatory proteome motif as well as with an increased wound healing process and proteolytic activity, thereby possibly illustrating tissue autolysis. Proteogenomic analysis based on publicly accessible data sources identified 112 PDAC-specific and 32 CP-specific single amino acid variants, which among others affect KRAS and ANKHD1. Our study emphasizes the diagnostic potential of kallikreins and provides novel insights into proteomic characteristics of PDAC and CP.

Abstract We present the proteomic profiling of 79 bladder cancers, including treatment‐naïve non‐muscle‐invasive bladder cancer (NMIBC, n = 17), muscle‐invasive bladder cancer (MIBC, n = 51), and neoadjuvant‐treated MIBC ( n = 11). Proteins were extracted from formalin‐fixed, paraffin‐embedded samples and analyzed using data‐independent acquisition, yielding >8,000 quantified proteins. MIBC, compared to NMIBC, shows an extracellular matrix (ECM) and immune response signature as well as alteration of the metabolic proteome together with concomitant depletion of proteins involved in cell–cell adhesion and lipid metabolism. Neoadjuvant treatment did not consistently impact the proteome of the residual tumor mass. NMIBC presents two proteomic subgroups that correlate with histological grade and feature signatures of cell adhesion or lipid/DNA metabolism. Treatment‐naïve MIBC presents three proteomic subgroups with resemblance to the basal‐squamous, stroma‐rich, or luminal subtypes and signatures of metabolism, immune functionality, or ECM. The metabolic subgroup presents an immune‐depleted microenvironment, whereas the ECM and immune subgroups are enriched for markers of M2‐like tumor‐associated macrophages and dendritic cells. Markers for natural killer cells are exclusive for the ECM subgroup, and markers for cytotoxic T cells are a hallmark of the immune subgroup. Endogenous proteolysis is increased in MIBC alongside upregulation of matrix metalloproteases, including MMP‐14. Genomic panel sequencing yielded the prototypical profile of prevalent FGRF3 alterations in NMIBC and TP53 alterations in MIBC. Tumor–stroma interactions of MIBC were investigated by proteomic analysis of patient‐derived xenografts, highlighting specific tumor and stroma contributions to the matrisome and tumor‐induced stromal proteome phenotypes. © 2024 The Author(s). The Journal of Pathology published by John Wiley & Sons Ltd on behalf of The Pathological Society of Great Britain and Ireland.