CN112805560A - 糖链结构解析装置和糖链结构解析用程序 - Google Patents

糖链结构解析装置和糖链结构解析用程序 Download PDF

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西风隆司
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Abstract

本发明的一方式的糖链结构解析装置中，将用于设定解析条件的多个标签中的一个专门用于关于唾液酸连接方式特异性化学修饰的条件设定，从而可以供用户选择主要的化学修饰试剂。在选择这些试剂的情况下，自动地设定每种连接方式的质量变化。另外，在使用预定的化学修饰以外的化学修饰时，用户可以以数值形式输入每种连接方式的质量变化量。在解析时，一次性地对与一种化学修饰对应且m/z值根据连接方式而不同的多个候选糖链结构的理论m/z和实测的离子峰的m/z进行对照。由此，在通过使用唾液酸连接方式特异性化学修饰试剂的化学修饰进行包括唾液酸的连接方式在内的糖链结构解析时，能够减少与解析相伴随的用户的操作的工夫、提高解析的效率。

Description

糖链结构解析装置和糖链结构解析用程序
技术领域
本发明涉及利用质谱分析来解析糖链结构的糖链结构解析装置、和用于在计算机上解析糖链结构的糖链结构解析用程序，进一步详细而言，涉及能够进行包括连接于糖链的唾液酸的连接方式在内的糖链结构解析的糖链结构解析装置、和糖链结构解析用程序。需要说明的是，这里所称的“糖链”不仅包括单独存在的糖链，还包括处于修饰蛋白质、肽、脂质、核酸等生物分子的状态的糖链、即糖链修饰体。
背景技术
生物体内的蛋白质、肽等生物分子的生物合成过程是受到精细调控的。因此日趋认为，通过生物合成过程而生成的受到糖链修饰的生物分子在生命活动中承担着重要作用，近年来，特别是关于与生理功能、疾病的关联，已有数量众多的糖链分子水平的具体报道。根据这种现状可预期，对参与生命现象中的各种过程的生物分子进行修饰的糖链的结构的明确将有助于生命现象的阐明、新药开发和诊断。
作为糖类之一的唾液酸被认为是对于蛋白质的品质管理、神经中的信息传递或细胞间的识别等而言重要的物质，最近逐渐阐明，唾液酸残基连接于糖链末端的方式、即连接方式的差异对于上述生物行为很重要。因此，掌握唾液酸对糖链的连接方式为糖链结构解析中的重要操作之一。
例如，已知在人类的情况下唾液酸的连接方式以α2,3连接型和α2,6连接型为主。已知其连接方式会随着细胞的癌变而改变，期待将连接方式作为生物标志物来加以利用或用于生物药物的品质管理等。但是，含有仅连接方式不同的唾液酸的糖链异构体的质量没有差异，因此难以利用广泛用于糖链分析的质谱分析装置来辨别连接方式。另外，唾液酸通常容易从糖链解离、不稳定，因此存在检测灵敏度低、定量性差的课题。因此，迫切希望开发出能够迅速且准确地解析唾液酸的连接方式的方法。
以上述情况为背景，为了使唾液酸的结构稳定化且能够用高通量的质谱分析装置辨别连接方式的差异，开发出唾液酸连接方式特异性化学修饰方法。例如，专利文献1、非专利文献1公开了如下方法：使包含糖链的分析对象试样与异丙胺等胺和包括碳二亚胺在内的脱水缩合剂反应，从而使具有α2,3-唾液酸的糖链修饰体生成内酯，并且使具有α2,6-唾液酸的糖链修饰体生成酰胺的方法。另外，上述文献中还记载了几种其它化学修饰法。
对通过上述那样的唾液酸连接方式特异性化学修饰方法处理后的糖链的组成、结构进行解析时，需要如下操作：使用基质辅助激光解吸电离(MALDI)-飞行时间型质谱分析装置(TOFMS)等实施质谱分析，用计算机对通过质谱分析而收集的数据进行解析。以往，已知有几种计算机软件用于由通过质谱分析而得到的数据对糖链求出糖链组成、其结构。作为代表性软件，有“Glyco-peakfinder”(参照非专利文献2)、“SimGlycan”(注册商标)(参照非专利文献3)等。
“Glyco-peakfinder”为如下软件：对于实测中得到的质谱图上的峰(以下称为“离子峰”)的质荷比值，针对各种单糖的组合穷举地调查在规定的允许误差下质量相匹配的糖链组成。另一方面，“SimGlycan”则为如下软件：使用该软件的制造商自己构建的数据库进行数据库检索，来求出与实测中得到的MS/MS谱图上的峰的质荷比对应的糖链的组成、结构。
上述现有的糖链解析用软件还能对包括糖链修饰体在内的糖链衍生物进行解析。但是，这些软件未设想用于利用唾液酸连接方式特异性化学修饰方法得到的糖链修饰体的解析。因此，例如在进行穷举检索时或使用某一种唾液酸连接方式特异性化学修饰试剂时，需要将因唾液酸的连接方式的差异而生成的多种不同修饰体作为多种具有不同质量的单糖残基来进行检索。对于N种唾液酸，假设分别有两种连接方式时，用户自身需要调查并追加输入2×N个的唾液酸修饰体作为检索对象的单糖残基。通常，软件会对用户可独立追加的作为检索对象的单糖残基数设置上限，未必能够对所需要的全部种类的唾液酸的组合进行检索，这一点成为问题。此时，为了增加检索对象，需要改变检索条件执行多次检索，会耗费大量的工夫和时间。另外，修饰体的追加输入设定不仅耗费工夫，而且还存在容易引起错误设定的问题。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2016-194500号公报
非专利文献
非专利文献1:西风隆司和另外的5人、“Differentiation of Sialyl LinkageIsomers by One-Pot Sialic Acid Derivatization for Mass Spectrometry-BasedGlycan Profiling”、Analytical Chemistry、2017年、Vol.89、pp.2353-2360
非专利文献2:K.Maass和另外的4人、“"Glyco-peakfinder"-De novocomposition analysis of glycoconjugates”、Proteomics、2007年、Vol.7、No.24、pp.4435-4444
非专利文献3:A.Apte和另外的1人、“Bioinformatics in Glycomics:GlycanCharacterization with Mass Spectrometric Data Using SimGlycan”、FunctionalGlycomic、Methods in Molecular Biology、Humana Press、2010年、pp.269-281
发明内容
发明要解决的问题
本发明是为了解决上述课题而作出的，其主要目的在于提供糖链结构解析装置和用于计算机的糖链结构解析用程序，其在基于包含进行了唾液酸连接方式特异性化学修饰的糖链的试样的质谱数据来解析包括唾液酸的连接方式在内的糖链结构时，能够减轻由用户来设定繁琐的检索条件等操作的工夫、并且能够高效地进行解析。
用于解决问题的方案
为了解决上述课题而作出的、本发明的第1方式的糖链结构解析装置为基于对试样进行质谱分析而得到的质谱数据来解析连接有唾液酸的糖链的结构的糖链结构解析装置，所述试样用唾液酸连接方式特异性化学修饰试剂进行了前处理、并且包含连接有唾液酸的糖链或被该连接有唾液酸的糖链修饰的分子，
所述糖链结构解析装置具备：
条件设定部，其用于供用户设定解析对象的离子种、该离子种的电荷的极性、和因修饰而产生糖链质量变化的质量变化因子；
糖链核心结构信息获取部，其获取具有由多种类且多个的单糖残基构成的核心结构的各种糖链和与其对应的质量信息；
理论质量计算部，其基于上述条件设定部中设定的质量变化因子对上述糖链核心结构信息获取部所获取的各种糖链增加或减少质量，从而求出糖链理论质荷比；和
糖链结构推定部，其将上述糖链理论质荷比与所提供的质谱数据中的离子峰的质荷比进行对照，从而推定糖链结构，
上述条件设定部具有唾液酸连接方式特异性化学修饰对应质量变化设定部，所述唾液酸连接方式特异性化学修饰对应质量变化设定部供用户能够独立于其它修饰地设定作为质量变化因子之一的唾液酸连接方式特异性化学修饰，
上述理论质量计算部求出与上述唾液酸连接方式特异性化学修饰对应质量变化设定部中设定的化学修饰相对应地对每种唾液酸连接方式增加或减少质量而得到的糖链理论质荷比。
另外，为了解决上述课题而作出的、本发明的第1方式的糖链结构解析用程序为用于实现上述第1方式的糖链结构解析装置的功能的计算机程序，为用于基于对试样进行质谱分析而得到的质谱数据来解析连接有唾液酸的糖链的结构的糖链结构解析用程序，所述试样用唾液酸连接方式特异性化学修饰试剂进行了前处理、并且包含连接有唾液酸的糖链或被该连接有唾液酸的糖链修饰的分子，所述糖链结构解析用程序使计算机作为如下功能部而工作：
条件设定功能部，其供用户设定解析对象的离子种、该离子种的电荷的极性、和因修饰而产生糖链质量变化的质量变化因子；
糖链核心结构信息获取功能部，其获取具有由多种类且多个的单糖残基构成的核心结构的各种糖链和与其对应的质量信息；
理论质量计算功能部，其基于通过上述条件设定功能部而设定的质量变化因子对由上述糖链核心结构信息获取功能部获取的各种糖链增加或减少质量，从而求出糖链理论质荷比；和
糖链结构推定功能部，其将上述糖链理论质荷比与所提供的质谱数据中的离子峰的质荷比进行对照，从而推定糖链结构；
上述条件设定功能部供用户独立于其它修饰地设定作为质量变化因子之一的唾液酸的连接方式特异性化学修饰即唾液酸连接方式特异性化学修饰，
上述理论质量计算功能部求出与所设定的上述唾液酸连接方式特异性化学修饰相对应地对每种唾液酸连接方式增加或减少质量而得到的糖链理论质荷比。
需要说明的是，上述第1方式的糖链结构解析用程序为使通用个人计算机、性能更高的计算机、或安装到各种系统中的专用计算机等工作的程序。上述程序能够存储于CD-ROM、DVD-ROM、存储卡、USB存储器(加密狗)等非临时性存储介质而提供给用户。或者，也可以通过因特网等经由通信线路的数据传输形式提供给用户。当然，在用户首次购买系统时，也可以将上述方式的糖链结构解析用程序预先整合到该系统中所包含的计算机上。
本发明中，被连接有唾液酸的糖链修饰的分子例如是被连接有唾液酸的糖链修饰的蛋白质、肽、脂质、核酸等生物分子。另外，本发明中成为前提的、使用唾液酸连接方式特异性化学修饰试剂的前处理例如为专利文献1、非专利文献1中公开的前处理，但是不限于此，例如进行了用于识别α2,3连接型、α2,6连接型、以及α2,8连接型等中的至少2种以上的不同的唾液酸连接方式的特异性化学修饰即可。
另外，用于对包含连接有唾液酸的糖链等的试样进行质谱分析的质谱分析装置的种类、形态没有特别限定，可利用例如离子捕获型质谱分析装置、线形离子捕获型质谱分析装置、TOF/TOF型质谱分析装置、四极杆-飞行时间型(Q-TOF型)质谱分析装置、四极杆-离子捕获型质谱分析装置、傅里叶变换离子回旋共振质谱分析装置等。
在本发明的第1方式的糖链结构解析装置中，条件设定部例如在显示部的画面上显示用于设定规定条件的窗口，接收在该窗口中输入或选择的信息。此时，用户可以设定作为解析对象的离子种、该离子种的电荷的极性、和质量变化因子作为用于糖链结构解析的检索条件，特别地，用户可以独立于其它修饰地设定唾液酸的连接方式特异性化学修饰来作为质量变化因子之一。即，作为对糖链的修饰，一般进行用于荧光标记等的对还原末端的修饰等，但除此以外还能够设定关于连接方式特异性化学修饰的信息。
具体而言，例如，可以在不同于主设定画面的独立的窗口、标签中设定基于连接方式特异性化学修饰的质量变化因子。另外，还可以在配置于一个窗口内的、被分成多个的显示区域中的一个区域中设定基于连接方式特异性化学修饰的质量变化因子。
在解析开始时，首先，糖链核心结构信息获取部获取具有由多个单糖残基构成的核心结构的各种糖链和与其对应的质量信息。为了得到具有核心结构的糖链的信息，具体考虑了穷举求出理论上可构成的糖链的方法、和使用现有的糖链结构数据库通过数据库检索来求出的方法。
即，本发明的糖链结构解析装置的一实施方式可以采取以下构成：上述糖链核心结构信息获取部在限制单糖残基的种类和其数量的条件下对所假设的糖链结构进行穷举推定，求出具有核心结构的各种糖链和与其对应的质量信息。
作为另一种实施方式，可以采取以下构成：
还具备存储有各种糖链结构和质量的糖链结构数据库，
上述糖链核心结构信息获取部基于用户所设定的糖链质量信息对上述糖链结构数据库中存储的信息进行检索，由此求出具有核心结构的各种糖链。
糖链核心结构信息获取部所得到的糖链为处于无修饰、无置换、电离时无特定物质加成等状态的糖链。与此相对地，理论质量计算功能部基于通过条件设定部而设定的质量变化因子增加或减少质量，由此计算作为离子通过质谱分析进行检测时的糖链的理论质荷比。此时，在唾液酸连接方式特异性化学修饰对应质量变化设定部设定了化学修饰的情况下，计算与其化学修饰相对应地对每种唾液酸连接方式增加或减少不同的质量的糖链理论质荷比。例如，若为能够识别α2,3连接型和α2,6连接型的化学修饰，糖链的质量分别根据这两种连接方式而增加不同的质量，在1种核心糖链结构中包含N个唾液酸的情况下，将会求出N+1(＝N+2CN)个不同的糖链理论质荷比。
糖链结构推定功能部将上述计算出的糖链理论质荷比与所提供的质谱数据中的离子峰的质荷比进行对照。然后，针对每个离子峰，选择质荷比的偏差落入规定的允许范围内者作为与该离子峰对应的候选糖链。如上所述，对原核心结构相同的糖链，求出因唾液酸连接方式的差异而糖链理论质荷比不同的、两个以上的修饰后的糖链离子的质荷比，因此可以一次求出这两个以上的糖链离子与离子峰的对应关系。
另外，本发明的糖链结构解析装置可以采取下述构成：优选进一步具备显示处理部，所述显示处理部使由上述糖链结构推定部推定出的糖链结构的信息显示于显示部，
在推定出的糖链结构包含唾液酸且能够识别连接方式的情况下，该显示处理部对每个唾液酸还显示表示连接方式的信息。
具体而言，在能够识别α2,3连接型和α2,6连接型的化学修饰的情况下，可以在糖链组成中还显示表示“α2,3-”和“α2,6-”的文字信息、符号等。由此，用户能够一眼就掌握唾液酸的连接方式的差异。
需要说明的是，本发明的糖链结构解析装置可以采取下述方式：上述唾液酸连接方式特异性化学修饰对应质量变化设定部能够选择预定的唾液酸连接方式特异性化学修饰、并且能够对其以外的化学修饰输入每种唾液酸连接方式的质量变化值。
由此，在使用通常被频繁使用的预定的唾液酸连接方式特异性化学修饰时，用户能够仅通过简单的选择操作来选择唾液酸连接方式特异性化学修饰。另外，在使用不那么常用或此前未使用过的唾液酸连接方式特异性化学修饰时，可以通过直接输入每种唾液酸连接方式的质量变化值来实施与这类化学修饰对应的糖链结构的推定。
发明的效果
根据本发明，在使用唾液酸连接方式特异性化学修饰的糖链结构解析中，能够通过设定1种唾液酸连接方式特异性化学修饰和一次解析处理，对因一种糖链所含的唾液酸的连接方式的差异而质荷比不同的多个糖链(糖链修饰体)的结构进行不多不少的检索。由此，能够减少包括唾液酸的连接方式在内的糖链结构解析中的、由用户进行的繁琐的检索条件的设定等操作的工夫。另外，能够缩短解析处理所需的时间、提高解析通量。
另外，根据本发明，在使用主要的唾液酸连接方式特异性化学修饰试剂时，用户只要从预先准备的多个选项中选择所使用者即可，不再需要用户自身调查并手动输入质量变化量等。因此，能够减少操作的工夫、并且还能够抑制由手动输入造成的操作错误。
附图说明
图1是作为本发明的一实施例的糖链结构解析系统的概略框图。
图2为本实施例的糖链结构解析系统的解析处理步骤的流程图。
图3为本实施例的糖链结构解析系统中用于供用户设定唾液酸连接方式特异性化学修饰的标签的一例的图。
图4为示出本实施例的糖链结构解析系统的糖链结构推定结果的显示例的图。
图5为示出作为解析对象的离子峰的质荷比值的一例的图。
图6为示出由用户设定的检索条件的一例的图。
图7为示出穷举求出核心糖链结构时的限制条件的一例的图。
具体实施方式
首先，参照附图说明作为本发明的一实施例的糖链结构解析系统。
图1是本实施例的糖链结构解析系统的概略框图。如图1所示，本系统具备：对试样执行测定的质谱分析部1、执行解析处理的数据解析部2、以及作为用户界面的输入部3和显示部4。数据解析部2包含数据存储部21、峰检测部22、和糖链结构解析部23，糖链结构解析部23中包含解析条件设定部24、糖链核心结构质量计算部25、糖链理论质荷比计算部26、糖链结构推定部27、和推定结果显示处理部28作为功能模块。另外，解析条件设定部24包含本实施例特征性的唾液酸连接方式特异性化学修饰条件设定部241作为子功能模块，糖链理论质荷比计算部26包含唾液酸连接方式特异性化学修饰对应质量变化计算部261作为子功能模块。
质谱分析部1的方式没有特别限定，通常希望质量精度高、质量分辨率高，因此飞行时间型质谱分析装置(TOFMS)或傅里叶变换离子回旋共振质谱分析装置(FT-ICRMS)等是有用的。另外，作为质谱分析装置的电离方法，除了可使用基质辅助激光解吸电离(MALDI)法之外，还可以使用电喷雾电离(ESI)法、探针电喷雾电离(PESI)法等，从主要产生1价离子的角度出发，优选MALDI法。
另外，如后所述，对于包括修饰糖链的唾液酸的数量、连接方式在内的糖链结构解析而言，通常不伴有离子的解离操作的常规质谱分析即足矣，例如在进行连接有糖链的肽等的结构解析时，通常执行n为2以上的MSn分析并获取MSn谱数据。这种情况下，作为质谱分析部1，使用具有离子捕获、碰撞池等通过碰撞诱导解离(CID)等使离子进行解离的功能的质谱分析装置。
另外，质谱分析部1也可以不单独使用质谱分析装置，而是使用液相色谱-质谱联用装置(LC-MS)，或者也可以为如下构成：对通过液相色谱进行成分分离而得的洗脱液进行分取和分级而制备多个试样，用质谱分析装置对该多个试样分别进行质谱分析。
本系统中，数据解析部2的实体为通用个人计算机或性能更高的工作站，通过使安装于这样的计算机的专用的数据处理用程序在该计算机中工作，从而可实现图1所示的各功能模块的功能。该数据处理用程序相当于本发明的糖链结构解析用程序。这种情况下，输入部3为计算机所附带的键盘、定点设备(鼠标等)，显示部4为同一计算机所附带的监视器。上述数据处理用程序可以存储于CD-ROM、DVD-ROM、存储卡、USB存储器(加密狗)等非临时性存储介质而提供给用户。或者，也可以通过因特网等经由通信线路的数据传输形式提供给用户。
在通过本实施例的系统执行糖链结构解析时，对于包含糖链的试样(糖链试样)实施利用唾液酸连接方式特异性化学修饰的前处理，用质谱分析部1对所述处理后的试样进行质谱分析，由此获取整个规定的质荷比范围的质谱数据。这里，作为唾液酸连接方式特异性化学修饰的一例，如专利文献1、非专利文献记载那样，在胺和包括碳二亚胺在内的脱水缩合剂存在下实施对糖链试样的反应。这种情况下，在糖链中所含的唾液酸为α2,3连接型时，作为修饰体，形成内酯，在糖链中所含的唾液酸为α2,6连接型时，作为修饰体，形成酰胺，即使原糖链的组成相同，修饰体的质量也彼此不同。经上述那样的化学修饰处理的试样的通过质谱分析部1得到的质谱数据输入到数据解析部2，保存于数据存储部21。
在数据解析部2中，峰检测部22对于所收集的质谱数据基于规定的算法检测峰，获取各峰的质荷比值和信号强度，制作峰列表。然后，将制作的峰列表暂时保存在数据存储部21。该峰列表成为糖链结构解析部23的解析对象数据。
进行糖链结构解析时，用户从输入部3进行规定的操作，接收该操作后，解析条件设定部24在显示部4的画面上显示主窗口。主窗口由能够切换的多个标签构成。图3是示出作为标签之一的“唾液酸修饰”设定标签52为打开状态的主窗口50的图。除了该“唾液酸修饰”设定标签52之外，还准备了“数据”设定标签、“残基”设定标签、“标记”设定标签、“离子种”设定标签、“盐的形成”设定标签、结果显示(图3中的“结果”)标签，在标签切换区域51中，可通过点击任意的标签来简便地进行标签的切换。
结果显示标签为显示糖链结构解析结果的标签，此外的标签为用于在执行解析前设定解析条件等、或者指示执行解析的标签。
简要地对各标签进行说明。
“数据”设定标签为用于供用户选择解析对象的峰列表、并且输入测定数据的质量允许误差等数值的标签。通过该输入来确定后述对实测的离子峰的质荷比与糖链理论质荷比进行对照时的允许误差。
“残基”设定标签为用于供用户设定推定糖链组成时的糖等的种类及每个种类下的个数的条件的标签。“残基”设定标签中，例如，作为糖的种类，可设定关于己糖(Hexose)、N-乙酰基己糖胺(N-Acetyl hexosamine)、脱氧己糖(Deoxyhexose)、N-乙酰基神经氨酸(N-Acetyl neuraminic acid)、N-羟乙酰神经氨酸(N-Glycolyl neuraminic acid)、KDN(2-keto-3-deoxy-D-glycero-D-galacto-nononic acid，2-酮-3-脱氧-D-甘油-D-半乳-壬酮糖酸)、戊糖(Pentose)等包含唾液酸的单糖类的选择，关于作为其它分子的磷或硫等的选择，以及它们的个数条件。需要说明的是，在将个数设为0时，意味着不含该糖、分子。
“标记”设定标签是供用户选择主要通过荧光标记等标签标记进行的修饰的种类的标签。“标记”设定标签中，例如，作为标记物，能够选择2-氨基苯甲酰胺(2-Aminobenzamide)、氨基吡啶(Pyridylamin)等。
“离子种”设定标签是用于供用户选择糖链发生电离时的离子的极性、价数、和离子种的标签。“标记”设定标签中，作为离子种，正离子可选择加质子(H+)、加钠离子(Na+)、加钾离子(K+)等，负离子可选择质子(H-)脱离、加氯离子(Cl-)、加磷酸根离子(H2PO4 -)等。
“盐的形成”设定标签是供用户设定不伴有价数变化的、糖链的部分结构的置换的标签。“盐的形成”设定标签中，可选择将质子置换为钠、钾或锂，还可指定置换数量的上限。
通过唾液酸连接方式特异性化学修饰条件设定部241而显示的、图3所示的“唾液酸修饰”设定标签52是用于供用户选择唾液酸连接方式特异性化学修饰的种类的标签。“唾液酸修饰”设定标签52中，如图3所示，在设定对象区域53中，可使用单选按钮选择无修饰(图3中的“无”)、5种预定的唾液酸连接方式特异性化学修饰、和未定义的唾液酸连接方式特异性化学修饰(图3中的“其它修饰”)中的一者。5种预定的唾液酸连接方式特异性化学修饰分别由基于化学式变化的质量变化量(图3中的“质量变化”)来定义，所述化学式变化是已知的，分别对应于两种连接方式、即α2,3连接和α2,6连接。由此，用户可以简便地选择异丙胺等相对常用的化学修饰。
另外，在使用规定的化学修饰以外的、未定义的化学修饰试剂时，用户在选择“其它修饰”的基础上以数值形式输入基于分别对应于α2,3连接和α2,6连接的化学式变化的质量变化量。由此，在使用这里未设想的新的或不常用的化学修饰试剂时，也能够通过简便的操作进行解析。需要说明的是，当用户在图3所示的“唾液酸修饰”设定标签52中点击“默认”按钮54时，设定对象区域53内的信息会恢复至登录到预先指定的文件的默认状态。
另外，当用户在“唾液酸修饰”设定标签52中点击“保存设置”按钮57时，此时在设定对象区域53内设定的信息会被保存到预先指定的设定信息保存用文件中。另一方面，当用户点击“下载设置”按钮56时，会将设定信息保存用文件中所保存的信息自动设定到设定对象区域53内。由此，例如，可以通过简单的操作在与曾经实施过的解析相同的条件下进行解析。
用户如上所述地在主窗口50的各标签中对解析条件进行适宜设定(步骤S1)。图5是示出在“数据”设定标签中设定的峰列表的例子的图。图6是使用异丙胺作为唾液酸连接方式特异性化学修饰试剂时的各项目的设定例。另外，图7是在“残基”设定标签上设定的糖链检索条件的一例。图7中，例如对于己糖，表示包含最少3个、最多15个己糖的糖链进行穷举检索。另外，对于唾液酸，表示包含最多含有5个N-乙酰基神经氨酸或不含N-乙酰基神经氨酸的的糖链进行穷举检索。
若用户在“唾液酸修饰”设定标签52(或其它设定标签)中点击“分析”按钮55，接收该操作后，糖链结构解析部23在所设定的解析条件下实际开始解析处理。
即，首先，糖链核心结构质量计算部25通过按照“残基”设定标签中所设定的糖链检索条件进行穷举组合而求出所有的假设的糖链组成。该糖链组成不考虑糖链结构、例如支链数等。然后，对假设的每种糖链组成，将单糖等的理论质量相加而计算糖链的理论质量(步骤S2)。这里所求出的理论质量为未进行修饰等的状态下且电离前的糖链的理论质量。
糖链理论质荷比计算部26中，对于组成不同的各糖链，计算在进行电离为上述的作为检索条件而设定的离子种、进行上述的作为检索条件而设定的修饰或置换等情况下的理论质荷比(步骤S3)。例如，在如图6所示的设定例那样使用异丙胺作为唾液酸连接方式特异性化学修饰试剂时，通过修饰，α2,3-唾液酸的情况下质量会增加13.0316，在α2,6-唾液酸的情况下质量会增加41.0629。因此，在包含n个α2,3-唾液酸的糖链的情况下，对于糖链离子的质荷比会增加13.0316×n的质荷比。另一方面，在包含n个α2,6-唾液酸的糖链的情况下，对于糖链离子的质荷比会增加41.0629×n的质荷比。标签修饰、置换的情况下也同样。因此，由糖链组成相同的一个糖链计算出因修饰、置换的差异而产生的多个理论质荷比。即，在糖链包含至少1个唾液酸的情况下，使理论质荷比反映出该唾液酸的连接方式的差异。
接着，糖链结构推定部27将所提供的峰列表中列举的离子峰的质荷比值(实测值)与步骤S3中计算出的各糖链的理论质荷比(理论值)依次进行对照。即，对于每个离子峰，计算质荷比值的实测值与理论值的偏差(步骤S4)，提取出该偏差落入预先设定的允许误差范围内的糖链，来作为对应于该离子峰的候选糖链结构(步骤S5)。通常，根据理论而推定出的糖链(修饰体)的数量很庞大，因此通常一个离子峰会关联多个候选糖链结构。在糖链包含唾液酸的情况下，对应于该糖链的彼此显示出不同的理论质荷比的糖链结构包含了唾液酸的连接方式信息。即，具有表示该唾液酸是α2,3连接型还是α2,6连接型的信息。
对于每个离子峰，提取一个或多个候选糖链结构，对各候选糖链结构关联质荷比的偏差的信息。在此，推定结果显示处理部28对于每个离子峰制作包含唾液酸的连接方式信息的候选糖链结构一览的画面，在用户打开结果显示标签时在该标签上显示候选糖链结构一览(步骤S6)。
图4是针对使用异丙胺进行唾液酸连接方式特异性化学修饰时的糖链离子的糖链结构推定结果。该结果是图5～图7所示的条件下的糖链结构推定结果。
例如，图4中与m/z 2471.88的离子峰对应的第1个候选糖链组成包含“Neu5Ac(a2,3)”，因此为具有1个α2,3-唾液酸的糖链。另外，与m/z 2499.92的离子峰对应的第1个候选糖链组成同时包含“Neu5Ac(a2,3)”和“Neu5Ac(a2,6)”，因此为具有1个α2,6-唾液酸和1个α2,3-唾液酸的糖链。像这样，在于糖链组成中包含唾液酸的情况下，将其连接方式作为信息一并进行显示，因此用户不仅可得到该糖链组成中所含的唾液酸的个数，而且还可得到各唾液酸的连接方式信息。
综上，为了掌握唾液酸连接方式，本实施例的糖链结构解析系统的数据解析部2仅通过简单选择前处理中所使用的化学修饰试剂作为检索条件之一，就能够不仅得到糖链中所含的唾液酸的数量、还得到唾液酸的连接方式信息。
需要说明的是，上述实施例的糖链结构解析系统是在预先设定的糖等的种类、个数的限制下来穷举推定具有核心结构的糖链结构的，但是也可以使用预先制作的糖链结构数据库来求出具有核心结构的糖链结构。这种情况下，将各种糖链结构和与其对应的质量信息预先存储于糖链结构数据库，用户对作为检索条件的糖链质量的范围进行设定，来代替对推定糖链组成时的条件进行设定。糖链核心结构质量计算部25以所设定的质量为条件来执行数据库检索并对满足条件的候选糖链结构进行推定，如此即可。
另外，上述实施例不过是本发明的一例，除了上述记载的变形例以外，在本发明的主旨范围内适宜地进行变形、修正、追加等而形成的方案当然也包括在本申请权利要求书的范围内。
附图标记说明
1…质谱分析部
2…数据解析部
21…数据存储部
22…峰检测部
23…糖链结构解析部
24…解析条件设定部
241…唾液酸连接方式特异性化学修饰条件设定部
25…糖链核心结构质量计算部
26…糖链理论质荷比计算部
261…唾液酸连接方式特异性化学修饰对应质量变化计算部
27…糖链结构推定部
28…推定结果显示处理部
3…输入部
4…显示部
50…主窗口
51…标签切换区域
52…“唾液酸修饰”设定标签
53…设定对象区域
54…“默认”按钮
55…“分析”按钮
56…“下载设置”按钮
57…“保存设置”按钮

Claims (10)

1.一种糖链结构解析装置，其特征在于，其为基于对试样进行质谱分析而得到的质谱数据来解析连接有唾液酸的糖链的结构的糖链结构解析装置，所述试样用唾液酸连接方式特异性化学修饰试剂进行了前处理、并且包含连接有唾液酸的糖链或被该糖链修饰的分子，
所述糖链结构解析装置具备：
条件设定部，其用于供用户设定解析对象的离子种、该离子种的电荷的极性、和因修饰而产生糖链质量变化的质量变化因子；
糖链核心结构信息获取部，其获取具有由多种类的多个单糖残基构成的核心结构的各种糖链和与其对应的质量信息；
理论质量计算部，其基于所述条件设定部中设定的质量变化因子对所述糖链核心结构信息获取部所获取的各种糖链增加或减少质量，从而求出糖链理论质荷比；和
糖链结构推定部，其将所述糖链理论质荷比与所提供的质谱数据中的离子峰的质荷比进行对照，从而推定糖链结构，
所述条件设定部具有唾液酸连接方式特异性化学修饰对应质量变化设定部，所述唾液酸连接方式特异性化学修饰对应质量变化设定部供用户能够独立于其它修饰地设定作为质量变化因子之一的唾液酸连接方式特异性化学修饰，
所述理论质量计算部求出与所述唾液酸连接方式特异性化学修饰对应质量变化设定部中设定的化学修饰相对应地对每种唾液酸连接方式增加或减少质量而得到的糖链理论质荷比。
2.根据权利要求1所述的糖链结构解析装置，其特征在于，
所述糖链核心结构信息获取部在限制单糖残基的种类和其数量的条件下对假设的糖链结构进行穷举推定，求出具有核心结构的各种糖链和与其对应的质量信息。
3.根据权利要求1所述的糖链结构解析装置，其特征在于，
还具备存储有各种糖链结构和质量的糖链结构数据库，
所述糖链核心结构信息获取部基于用户所设定的糖链的质量信息对所述糖链结构数据库中存储的信息进行检索，由此求出具有核心结构的各种糖链。
4.根据权利要求1所述的糖链结构解析装置，其特征在于，
还具备显示处理部，所述显示处理部使由所述糖链结构推定部推定出的糖链结构的信息显示于显示部，
在推定出的糖链结构包含唾液酸且能够识别连接方式的情况下，该显示处理部对每个唾液酸还显示表示连接方式的信息。
5.根据权利要求1所述的糖链结构解析装置，其特征在于，
所述唾液酸连接方式特异性化学修饰对应质量变化设定部能够选择预定的唾液酸连接方式特异性化学修饰、并且能够对其以外的化学修饰输入每种唾液酸连接方式的质量变化值。
6.一种糖链结构解析用程序，其特征在于，其为用于基于对试样进行质谱分析而得到的质谱数据来解析连接有唾液酸的糖链的结构的糖链结构解析用程序，所述试样用唾液酸连接方式特异性化学修饰试剂进行了前处理、并且包含连接有唾液酸的糖链或被该糖链修饰的分子，所述糖链结构解析用程序使计算机作为如下的功能部而工作：
条件设定功能部，其供用户设定解析对象的离子种、该离子种的电荷的极性、和因修饰而产生糖链质量变化的质量变化因子；
糖链核心结构信息获取功能部，其获取具有由多种类的多个单糖残基构成的核心结构的各种糖链和与其对应的质量信息；
理论质量计算功能部，其基于通过所述条件设定功能部而设定的质量变化因子对由所述糖链核心结构信息获取功能部获取的各种糖链增加或减少质量，从而求出糖链理论质荷比；和
糖链结构推定功能部，其将所述糖链理论质荷比与所提供的质谱数据中的离子峰的质荷比进行对照，从而推定糖链结构，
所述条件设定功能部供用户独立于其它修饰地设定作为质量变化因子之一的唾液酸连接方式特异性化学修饰，
所述理论质量计算功能部求出与所设定的唾液酸连接方式特异性化学修饰相对应地对每种唾液酸连接方式增加或减少质量而得到的糖链理论质荷比。
7.根据权利要求6所述的糖链结构解析用程序，其特征在于，
所述糖链核心结构信息获取功能部在限制单糖残基的种类和其数量的条件下对假设的糖链结构进行穷举推定，求出具有核心结构的各种糖链和与其对应的质量信息。
8.根据权利要求6所述的糖链结构解析用程序，其特征在于，
所述糖链核心结构信息获取功能部基于用户所设定的糖链的质量信息对存储有各种糖链结构和质量的糖链结构数据库中所存储的信息进行检索，由此求出具有核心结构的各种糖链。
9.根据权利要求6所述的糖链结构解析用程序，其特征在于，
还具备显示处理功能部，所述显示处理功能部使由所述糖链结构推定功能部推定出的糖链结构的信息显示于显示部的画面上，
在推定出的糖链结构包含唾液酸且能够识别连接方式的情况下，该显示处理功能部对每个唾液酸还显示表示连接方式的信息。
10.根据权利要求6所述的糖链结构解析用程序，其特征在于，
所述唾液酸连接方式特异性化学修饰对应质量变化设定功能部能够选择预定的唾液酸连接方式特异性化学修饰、并且能够对其以外的化学修饰输入每种唾液酸连接方式的质量变化值。
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