JP2001235477A - ペプチドのアミノ酸配列解析方法 - Google Patents

ペプチドのアミノ酸配列解析方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、ペプチドの効率的なアミノ酸解析
方法を提供することを目的とする。より詳細には、従来
の質量分析法では断片イオン化できないペプチドでも、
アミノ酸配列を解析できる方法を提供することを目的と
する。 【解決手段】 ペプチドを蛍光化合物で標識し、得られ
た蛍光標識化ペプチドを、PSD法を用いるMALDI
−TOF質量分析により分析することを特徴とするペプ
チドのアミノ酸配列解析方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はペプチドのアミノ酸
残基配列の解析方法に関する。
【0002】
【従来の技術】ペプチドや蛋白質のアミノ酸残基配列を
決定することは生命体の主要成分である蛋白質の多彩な
機能の解明をするためにも重要なことである。従来、ペ
プチドや高分子の蛋白質を酵素などで断片化したペプチ
ドのアミノ酸残基配列解析は、エドマン分解法などの化
学的方法やその他の生化学的方法で行われてきたが、効
率が非常に悪かった。近年、質量分析法を用いてペプチ
ドや小分子蛋白質の配列解析が行われるようになった。
この方法は微量のペプチド試料で分析できることが利点
であり、また、ペプチドのアミノ酸が置換されたり、修
飾されている場合にも非常に有用である。最近は、質量
分析法のいくつかの手法のなかでもMALDI-TOF-MS法(Ma
trix Assisted Laser Desorption/Ionization Time-of-
Flight Mass Spectrometry 、マトリクス支援レーザー
吸収イオン化飛行時間型質量分析器)のPost-Sourse De
cay(PSD)手法を用いたペプチド配列解析が最有力の手段
として用いられるようになってきている。
【0003】しかしながら、ある種のペプチドや小蛋白
質では、このMALDI-TOF-MS-PSD法で測定しても、アミノ
酸残基断片のイオンが検出されず、従ってそのようなペ
プチドや小蛋白質の配列解析はできない。TOF-MS-PDS法
のこの技術点困難の原因は現在のところ解明されていな
い。また、ペプチドの配列解析における上記MALDI-TOF-
MS-PSD法において、レーザーによる励起で試料を断片イ
オンにすることが、ある種のペプチドや小蛋白質では困
難であることがしばしば起こり、その非断片化のメカニ
ズムが解明されていないので、現時点では、MALDI-TOF-
MS分光器の改良を行って、この困難な問題点を克服する
ことは容易ではない。このことから、これらの問題点を
解決するためには、試料のペプチド及び小蛋白質の方を
レーザー光によって励起して、断片イオンが出やすいよ
うに工夫することが必要である。
【0004】この方向の手法として、MALDI-TOF-MS手法
でなく、質量分析法の ChemicallyInduced Detection(C
ID)法を用い、ペプチドのN末端をジメチルアルキルアン
モニウム塩に電荷を固定したペプチド試料でアミノ酸配
列を決定する方法が試みられている[インターナショナ
ル ジャーナル マス スペクトロメトリー、イオンプ
ロセス(Int. J. Mass Spectrometry, Ion Process)第
100巻、第287〜299頁(1988)]。この手法はCID法であ
り、TOF-MS-PSD法よりも測定が困難であり(イオン化し
にくい)、一般的な方法とはいえないという問題点があ
る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記問題点
を解決し、ペプチドの効率的なアミノ酸解析方法を提供
することを目的とする。より詳細には、従来の質量分析
法では断片イオン化できないペプチドでも、アミノ酸配
列を解析できる方法を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決すべく鋭意研究を行った結果、ペプチドに特定の
蛍光物質を付加し、そのMALDI-TOF-MAS-PSDスペクトル
を分析することにより、ペプチドのアミノ酸残基配列を
決定することができることを見出し本発明を完成するに
至った。
【0007】即ち、本発明は以下の発明を包含する。 (1)ペプチドを蛍光化合物で標識し、得られた蛍光標
識化ペプチドを、PSD法を用いるMALDI−TOF
質量分析により分析することを特徴とするペプチドのア
ミノ酸配列解析方法。 (2)蛍光化合物がフルオレセイン化合物である前記
(1)記載の方法。
【0008】
【発明の実施の形態】以下、本発明を具体的に説明す
る。本明細書でいう「蛍光化合物」とは、蛍光を出す能
力を持つ化合物のことをいう。また、本明細書でいう
「ペプチド」とは、2個以上のアミノ酸がペプチド結合
により結合して生じる化合物のことをいう。
【0009】本発明において試料として用いられるペプ
チドは、特に限定されないが、分子量5000以下のペ
プチドが好ましい。複数のペプチド鎖(多量体)からな
る蛋白質、あるいはジスルフィド結合が存在するペプチ
ドを分析する場合には、それぞれ通常用いられる方法に
よりジスルフィド結合を持たない1本のペプチド鎖に分
解してから分析を行う。
【0010】ここでは、ペプチド試料として細胞内の蛋
白質が分解した核ペプチド(CDYEGRLI)を例に用いて説
明するが、その他のペプチドについても以下に記載する
方法に準じて本発明を実施できる。図1に示したMALDI-
TOF-MS分光器(PSD法)によるCDYEGRLIのマススペクト
ルからもわかるように、このペプチドは従来用いられて
いるMALDI-TOF-MS分光器でPSD法を用いて測定を行って
も断片イオンは検出できず、従来法ではアミノ酸残基配
列は決定できないペプチドである。
【0011】本発明では、ペプチドを質量分析器で測定
する前に、当該ペプチドを蛍光化合物で標識する。蛍光
化合物としては、蛋白質やペプチドの蛍光標識試薬とし
て当技術分野で一般に使用されているものであれば特に
限定されないが、好ましくはフルオレセイン化合物で標
識する。例えば、フルオレセイン化合物で標識する場
合、下記式:
【0012】ハロゲン化アセトアミドフルオレセイン
【化1】 [式中、Xはハロゲン原子を表す。]
【0013】フルオレセインイソチオシアネート、
【化2】
【0014】又は、エオシンイソチオシアネート、
【化3】 で表される化合物とペプチドとを反応させて標識するこ
とが好ましい。フルオレセイン化合物としてハロゲン化
アセトアミドフルオレセインを用いる場合は、ペプチド
中のシステイン(C)に結合させるが、システインの位
置はN末端であることが好ましい。ペプチドのN末端がシ
ステインでない場合は、ペプチドのN末端側にシステイ
ンを付加させるか、又は、ペプチド鎖内にシステイン又
はシスチンが存在する場合には、当該ペプチド鎖をシス
テインがN末端になる位置で切断する。また、フルオレ
セインイソチオシアネート、エオシンイソチオシアネー
トを用いる場合には、ペプチドのN末端のアミノ基又は
ライシン若しくはアルギニンのアミノ基に結合させるこ
とが好ましい。
【0015】アミノ酸配列解析をするペプチドと上記蛍
光化合物とを反応させ、蛍光標識化ペプチドを得る。上
記反応で得た蛍光標識化ペプチドC(FL)DYEGRLI(FL:フ
ルオレセイン化合物)を高速液体クロマトグラフィー等
の通常の方法により精製して純品を得る。図2にフルオ
レセイン化合物で蛍光標識化したCDYEGRLIの構造式を示
す。その他のペプチドについても、当技術分野で通常用
いられる方法により蛍光標識化ペプチドを得ることがで
きる。
【0016】次に、蛍光標識化ペプチド誘導体の質量分
析法による分析を行う。得られた蛍光標識化ペプチド誘
導体C(FL)DYEGRLIを、MALDI-TOF-MS分光法のPSD手法を
用いてイオンをレーザーで励起し、断片・分画化してそ
の断片イオンを検知する。このように蛍光化合物で標識
化したペプチドでは多数の断片イオンが得られる。
【0017】上記測定の結果得られた断片イオンは、図
3に示すようなペプチドの断片(Fragmentation)パタ
ーンのうちamとbn(m,n<アミノ酸残基数)及びそれか
ら水(H2O)分子が除去されたイオンの質量数に相当す
る多数のピークを示す。これらのピークから読み取れる
上記am,bn等の各断片イオンの質量数を各アミノ酸の質
量数と比較して、当該ペプチドのアミノ酸残基配列を決
定・同定することができる。
【0018】
【実施例】以下に本発明について実施例を挙げ、さらに
詳細に説明するが、本発明は、これら実施例に限定され
るものではない。 (ペプチド試料)細胞内で侵入してきたウイルスの核タ
ンパク質が分解され核ペプチド断片を生成する。この核
ペプチドの一部は細胞内で抗原蛋白質と特異的に結合す
る。本実施例では、そのような断片ペプチドの一つであ
る8個のアミノ酸残基より構成されるペプチドCDYEGRLI
は、細胞から抽出・分離するには非常に微量であり、不
純物を含むので、ペプチドの新しい解析法を確立するた
めの測定には化学合成した試料を用いた。
【0019】(ペプチドの化学合成)上記配列のペプチ
ドの化学合成は島津製作所製PSSM-8合成器を用い、固相
合成法で行った。合成品の保護基の除去は従来から行わ
れている標準的な方法で行った。反応物を高速液体クロ
マトグラフィーで精製した。1回の合成で約15mgの純品
のペプチドを得た(純度98%)。ペプチド試料の同定は
島津製作所製MALDI IV質量分析器を用いて親イオンピー
ク(m/z:970)の存在を確認することにより行った。 (ペプチドの標識化)上記ペプチドのシステイン(C)
末端を蛍光標識化合物4(5)-(ヨウ化アセトアミド)フル
オレセイン[4(5)-(Iodoacetamide)Fluorescein]
【0020】
【化4】 で標識化した。
【0021】反応条件等は以下のとおりである。ペプチ
ドCDYEGRLI2.8mgと4(5)-(ヨウ化アセトアミド)フルオレ
セイン1mgを水とアセトニトリル(1:2)のリン酸緩
衝溶液(pH:7.5)8mlに溶解し、室温で40分間攪拌し
た。粗反応生成物の精製は、島津製作所製高速液体クロ
マトグラフィー装置を用いて行なった。溶出溶液は20%
アセトニトリル、80%0.01N塩酸水溶液を用いた。原料
のペプチドのピーク以外に2個のピークが得られたが、
主要ピークがフルオレセインが付加した目的とするペプ
チド標識化合物であった。収率約70%。この分離画分の
溶液を凍結乾燥して純品試料を得た。
【0022】(標識ペプチドの質量分析法MALDI-TOF-MS
法による分析)上述した実験で得られた標識ペプチド試
料を島津製作所製Kompact MALDI IV分光器で測定した。
まず分子全体の親イオンピーク(m/z:1356)を得、フ
ルオレセインが付加していることを確認した。標識ペプ
チドのアミノ酸残基のPSD法による測定は以下のような
条件下で行ない、良好な断片イオンシグナルを含むスぺ
クトルを得ることに成功した。得られたスペクトルを図
4に示す。 装置 :curved field reflection方式をもつKompact MALDI IV 分光器 測定条件 :窒素レーザー(337nm)、リフレクトロンmode 陽イオン検出、acceleration potentialは20KVまたは8KV マトリックス :CHCA(α-シアノ-4-ヒドロキシ桂皮酸) 試料プレート条件:プレート上に、ペプチドとマトリックスを加え溶かしたアセ トニトリル水溶液の0.5μLを滴加し、完全に乾燥させて測定する。
【0023】(TOF-MS-PSDスペクトルの解析)上記測定
条件で得られたスペクトル(図4)では、親イオンピー
ク(m/z:1356)やフルオレセイン(FL)以外にa3,a4,a
7,b2,b3,b4,b5,b6-17,b6などの主要ピークが検出された
(フラグメントの様式は図3を参照)。これらのピーク
の質量数を比較検討することにより、ペプチドのアミノ
酸残基配列CDYEGRLIが同定できた。
【0024】
【発明の効果】本発明により、ペプチドを蛍光試薬で標
識化したペプチド誘導体を調製し、その試料をMALDI-TO
F-MS質量分光器のPSD手法を用いて測定を行なうと、ペ
プチドのアミノ酸残基の配列解析が感度良く完全に行わ
れるようになった。本発明の方法は、ペプチド、蛋白質
の構造解析に有用であり、特に最近、アルツハイマー蛋
白質やペプチドのような病因蛋白質の解析技術が、ポス
トゲノム解析技術のプロテオーム技術として注目されて
おり、この分野の重要な技術的成果として非常に有効性
が大きい。
【図面の簡単な説明】
【図1】 細胞内の核蛋白質が分解されてできた核ペプ
チドCDYEGRLIのMALDI-TOF-MS法のPSDスペクトル。
【図2】 核ペプチドCDYEGRLIに結合したフルオレセイ
ンの構造式。
【図3】 MALDI-TOF-MS法のPSD手法による一般的なペ
プチドの切断図及びその命名法。
【図4】 フルオレセインで標識化されたペプチドCDYE
GRLIのMALDI-TOF-MS-PSDスペクトル。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ペプチドを蛍光化合物で標識し、得られ
    た蛍光標識化ペプチドを、PSD法を用いるMALDI
    −TOF質量分析により分析することを特徴とするペプ
    チドのアミノ酸配列解析方法。
  2. 【請求項2】 蛍光化合物がフルオレセイン化合物であ
    る請求項1記載の方法。
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