JP2004279424A - 質量分析法を用いた生体高分子の同定方法及び及びそれに使用されるプログラム製品 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】試料中の特定の生体高分子を同定する方法は、生体高分子の測定質量を含む第1のデータセットからある質量を選択するステップと、生体高分子のフラグメント集合に関する測定質量を含む第2のデータセットの質量と選択質量を突き合わせて整合させ、整合する質量が選択質量を有する生体高分子のフラグメントを表わすようにすることと、さらに、整合する質量を比較して選択質量を備える生体高分子の単量体配列を決定するステップを有する。
【選択図】図1
Description
Strupat他、「Anal.Chem.」、1994年、第66巻、第464号 Yates他、「Anal.Chem.」、1997年、第69巻、第767号 Ducret他、「Protein Sci.」、1998年、第7巻、第706号
整合する質量を比較して、選択質量を備える生体高分子の単量体配列を決定するステップとを有することを特徴とする方法を提供する。
本発明によれば、いくつかの実施態様において、質量精度の高い質量分析法を用いて、問題となる試料中のポリペプチドを同定するための方法及び装置が得られる。本発明の方法及び装置は、ポリペプチド質量フィンガプリント法及びMS/MSのような伝統的なアプローチと組み合わせて利用することが可能であるが、これらの方法に依存するものではない。すなわち、本発明の方法及び装置を利用すれば、既知の蛋白質配列のデータベースと比較しなくても、質量スペクトル・データに基づいて、ポリペプチドを同定することが可能である。さらに、本発明の方法を利用すると、単一段質量分析計で得られる質量スペクトルに基づいてポリペプチドを同定することが可能である。
本明細書に解説の方法は、U及びFスペクトルの取得中に用いられるイオン化技法から独立している(すなわち、制限するわけではないが、Hillenkamp他、「Anal.Chem.」、1991年、第63巻、193A号に記載のある従来のマトリックス支援レーザ脱離イオン化すなわちMALDI、Moyer及びCotter、「Anal.Chem.」、2002年、第74巻、468A号に記載のある大気圧マトリックス支援レーザ脱離イオン化すなわちAP−MALDI、Fenn他、「Mass Spectrom.Rev.」、1990年、第9巻、第37号に記載のあるエレクトロスプレー・イオン化すなわちESI等を含む、ポリペプチドをイオン化することが可能な任意の技法を利用することが可能である)。
一般に、本明細書に解説の方法では、ある特定の組におけるU及びFスペクトルが得られると(すなわち、ある特定の試料について)、1つ以上のFスペクトルにおける質量(すなわち、ポリペプチドのフラグメントに対応する)の検査と、それらの質量と1つ以上のUスペクトルにおける質量(すなわち、非フラグメント化ポリペプチドに対応する)を突き合わせて整合する試みが必要になる。F質量は、U質量に対応するポリペプチドから生じたフラグメントに対応すると、U質量に一致すると云える。さらに詳細に後述するように、いくつかの実施態様では、次に、U質量と一致したF質量の集合を用いて、U質量に対応するポリペプチドに関するアミノ酸配列が決定される。他のいくつかの実施態様では、U質量と一致したF質量の集合を用いて、対応するポリペプチドに関する1組の代替アミノ酸配列が決定される。さらに他の実施態様には、U質量と一致したF質量の集合を用いて、対応するポリペプチド内における各種修飾の性質、位置、及び、相対レベルが決定されるものもある。
いくつかの実施態様では、F質量とU質量の突合せに用いられる処理ステップにおいて、例えば、F質量または2つのF質量間の質量差といった候補質量に関する「式決定」を行うことが必要になる。本明細書における定義によれば、候補質量に関する「式決定」の実施には、アミノ酸単量体及び末端基(すなわち、図1及び2におけるRN及びRC)を「要素」として処理すること、及び、それらの理論上の質量を利用して、候補質量と一致する、1つ以上の「実験に基づくアミノ酸の式」を突き止めることが必要になる。例えば、N末端基(すなわち、図2のRN=H)としての蛋白質、グリシン、及び、メチオニンを含むb2イオン(図2参照)の実験によるアミノ酸の式は、H−(Gly,Met)である。同様に、N末端基としての蛋白質、2つのグリシン、メチオニン、及び、チロシンを含む同じ系列内のb2イオンとb4イオンとの間におけるアミノ酸「伸展」の実験によるアミノ酸の式は、(Gly,Tyr)である。
次に、U及びFスペクトルに戻ると、実施態様のいくつかでは、U及びF質量を調べる前に、U及び/またはFスペクトルに前処理を施すことによって、本発明の方法の計算上の複雑性を軽減することが可能である。このオプションのスペクトルの前処理には、下記のアプローチの1つまたはいくつかの組合せ、または、その同等物を必要とする可能性がある:
(a)U及び/またはFスペクトルの逆畳み込み。質量スペクトルの逆畳み込みには、スペクトルにおけるm/z値を非荷電質量(すなわち「中性質量」)に変換することが必要になる。本明細書に解説の方法は、U及び/またはFスペクトルの前処理に用いられる逆畳み込みアルゴリズムから独立している。例えば、利用可能な、制限するものではない、アルゴリズムには、Zhang及びMarshall、「J.Am.Soc.Mass Spectrom.」、1998年、第9巻、第225号、Wehofsky及びHoffmann、「J.Mass Spectrom.」、2002年、第37巻、第223号に記載のもの、Fenn他に対する米国特許第5,130,538号明細書、第5,581,080号明細書、及び、第5,686,726号明細書、または、Gee他に対する米国特許第6,104,027号明細書等に記載のものが含まれる。
(b)U及び/またはFスペクトルの脱同位体化。質量スペクトルの脱同位体化には、同じイオンの異なる同位体形態に関連したm/z値を識別し、それらを単一m/z値に関連づけることが必要になる。実施態様のいくつかでは、後続の分析に利用できるので、さまざまな同位体形態のm/z値が記憶される。本明細書に解説の方法は、U及びFスペクトルの前処理に用いられる脱同位体化アルゴリズムから独立している。例えば、Horn他、「J.Am.Soc.Mass Spectrom.」、2000年、第11巻、第320号には、利用可能な、制限するものではない、アルゴリズムについての記載がある。望ましい実施態様の場合、異なる同位体形態のm/z値は、イオンのモノアイソトピック質量と関連づけられる。ある特定のイオンに関して、モノアイソトピック質量は、その元素組成が、それらの元素の最も存在度の高い同位体(例えば、12C、1H、16O、14N、及び、32S)から構成される同位体形態の質量に対応する。定義によれば、モノアイソトピック・ピークは、必ず、特定の同位体分布における最も低いピークである。
(c)Fスペクトルにも存在しているU質量(例えば、Uスペクトル内で検出されるフラグメント・イオンに対応する)の考慮対象からの除外。このオプションのステップによって、後続の分析に用いられるU質量にフラグメント・イオンからの質量が含まれないという保証が得られる。例えば、Fスペクトルを得るのに、比較的弱いフラグメント化エネルギーが用いられ、従って、Fスペクトルにおける非フラグメント・イオンの検出確率が、比較的高くなる場合には、このオプションのステップによって、Uスペクトルから真性の非フラグメント・イオンの質量が偶発的に除去される可能性があるのは明らかである。しかし、Fスペクトルを得るのに、比較的強いフラグメント化エネルギーが用いられる場合には(すなわち、Fスペクトルにおける非フラグメント・イオンの検出確率が、比較的低くなる場合には)、このステップが有効になる可能性があるのは明らかである。従って、U質量を考慮対象から完全に除外する代わりに、それにフラグを付けるのが有効になる可能性がある。こうした実施態様によれば、フラグ付きのU質量は、当初、考慮対象から除外されるが、オプションにより、非フラグ付きU質量の分析後に利用することが可能になる。
(d)Uスペクトルにも存在しているF質量(例えば、Fスペクトル内で検出される非フラグメント・イオンに対応する)の考慮対象からの除外。このオプションのステップによって、後続の分析に用いられるF質量に非フラグメント・ポリペプチドからの質量が含まれないという保証が得られる。例えば、Uスペクトルを得るのに、イオン化または検出メカニズムが用いられる結果として、偶発的に、フラグメントが生じる場合には、実施態様によっては、このオプションのステップによって、真性のフラグメント・イオンの質量が偶発的に除去される可能性があるのは明らかであり、従って、いくつかの実施態様では、F質量を考慮対象から完全に除外する代わりに、それにフラグを付けるのが有効になる可能性がある。こうした実施態様によれば、フラグ付きのF質量は、当初、考慮対象から除外されるが、オプションにより、非フラグ付きF質量の分析後に利用することが可能になる。
いくつかの実施態様によれば、突合せ手順は、特定のU質量と一致する「シード」F質量の集合を確認することによって開始可能である。本明細書における定義によれば、「シード」F質量の確認には、対応するFイオンのフラグメント系列タイプ(例えば、対応するFイオンがa、b、c、x、y、zタイプのイオン系列に属するかどうか)を決定することが必要である。実施例によっては、決定した系列内の対応するイオンの位置も決定される(例えば、対応するFが、b系列に属する場合、それがb1、b2、b3、b4、b5等のいずれであるか)。さらに他の実施態様では、対応するFイオンのアミノ酸組成(例えば、対応するFイオンが、b2イオンの場合、それに含まれるのが、2つのグリシンか、あるいは、1つのグリシン及び1つのトリプトファンであるか)も確認される。例えば、アミノ酸X及びアスパラギンを含むb2イオン、及び、X及び2つのグリシンを含むb3イオンを検討してみると、実施態様のいくつかでは、Fイオンの位置及びアミノ酸組成をおおよそのところしか決めることができないのは明らかである。即ち、これらは、ほぼ縮退質量を有している。例えば、「シード」F質量は、下記のアプローチの1つまたは組合せ、または、その同等物を利用して確認することが可能である:
(a)U質量と一致するある系列の低質量端におけるF質量を確認することによって。典型的な実施態様の1つでは、これは、a、b、c、x、y、または、z系列において可能性のある2つの単量体イオン範囲内に含まれる各F質量毎に式の決定を実施することによって実現可能である。発生率の高いアミノ酸単量体だけを含むポリペプチドを分析する場合、その範囲は、一般に、2つのグリシンを含むa2イオンの理論上の質量と2つのトリプトファンを含むx2イオンの理論上の質量との間にわたることになる。有効な解答は2つの単量体イオンを表わすことになる。奏効する式の決定が行われると、各U質量から候補の質量を引き、次に、結果得られる質量についてFスペクトル質量を調べることによって、候補となる2つの単量体のF質量とU質量との突き合わせて整合することが試みられる。一致が確認されると、その第2のF質量がその系列(例えば、b2及びyn−1)における対応するイオンを表わすことになり、指定のU質量と一致するものとすることが可能になる。もちろん、このアプローチは、例えば、a、b、c、x、y、または、z系列内において可能性のある3、4、5、6、7等の単量体イオン範囲内にあるF質量といった、より広い範囲内の適合するF質量について走査するように拡張することが可能である。いくつかの実施態様では、式の決定は、計算上の複雑性を軽減するため、50Daを超え、1000、500、400、350、300、250、または、200Da未満のF質量に制限することが可能である。
(b)U質量と一致する系列の高質量端におけるF質量を確認する。これを実施するための可能性のある方法の1つでは、ある特定のU質量(Ui)を選択し、Ui〜[Ui−(可能性のある最も重い2つの単量体イオンの質量)]の範囲内にあるF質量(Fj)を選択し、質量Ui−Fjの減算を行い、その結果に対する式決定を実施することが必要になる可能性がある。発生率の高いアミノ酸単量体だけを含むポリペプチドを分析する場合、可能性のある最も重い2つの単量体イオンの質量は、一般に、2つのトリプトファンを含むx2の質量である。このプロセスは、奏効する式の決定が行われるまで、前記範囲内にある他のF質量について繰り返すことが可能である。奏効する式決定によって、一致が示され、結果得られる質量(すなわち、Ui−Fj)に対応するフラグメントと選択されたF質量(Fj)に対応するフラグメントの両方のイオン・タイプが得られる。いくつかの実施態様では、この突合せ手順は、結果得られる質量(すなわち、Ui−Fj)に関するFスペクトル質量を調べることによって裏付けることが可能である。このアプローチは、例えば、Ui〜[Ui−(可能性のある最も重い3、4、5、6、7等の単量体イオンの質量)]の範囲内といった、より広い範囲内の適合するF質量を走査するように拡張することが可能であるのは明らかである。やはり、実施態様のいくつかでは、式の決定は、計算上の複雑性を軽減するため、50Daを超え、1000、500、400、350、300、250、または、200Da未満の質量に制限することが可能である。
(c)U質量に一致する任意のF質量対を求める。これは、合計がU質量になる任意のF質量対を探索することによって実施される。これを実施するための可能性のある方法の1つでは、ある特定のU質量(Ui)を選択し、Ui未満の最大のF質量を求めて、Uiから引き、第2のFスペクトル質量が結果得られる質量と一致するか否かを確かめようとすることが必要になる可能性がある。一致すれば、その2つのF質量は、Uiと一致する対を表わしている。こうしたやり方で、この質量範囲(すなわち、可能性のある最も軽いF質量とUiの間)の中央値に達するまで、次に軽いF質量のテストを続行することが可能である。このプロセスは、異なるU質量を用いて繰り返すことが可能である。当業者であれば、このアプローチに対する多くの変更及び代替アプローチが明らかになるであろう。例えば、ある特定のU質量(Ui)を選択し、最小のF質量を求めて、Uiから引き、その質量を有する別のF質量の有無を確かめようとすることが可能である。実施態様のいくつかでは、1対のF質量がU質量と一致すると、次に、対応するFイオンの系列タイプを確認する、すなわち、それらがa、b、c、x、y、及び、z系列のいずれに属するかを確認する試みがなされる。本明細書に解説の方法によれば、これは、一致対における軽いほうのF質量について式決定を実施することによって行われる。成功するのは、多くても1つのはずである。上記アプローチ(a)及び(b)の場合と同様、いくつかの実施態様では、これらの式の決定は、50Daを超え、1000、500、400、350、300、250、または、200Da未満の質量に制限することが可能である。一致した重いほうのFイオンのイオン・タイプは、同じ対(例えば、b2とyn−2)における一致した軽いほうのFイオンのイオン・タイプと相補的になる。
いくつかの実施態様では、シードF質量の集合が確認されると、本発明の方法では、系列内におけるシード・イオンに隣接したイオンのF質量を確認することによって、1つ以上のシード添加イオン系列を伸展することが必要になる可能性がある。これは、シード添加イオン系列内の隣接イオンに関する理論上の質量のそれぞれにおいて、F質量を求めることによって実施可能である。例えば、いくつかの実施態様では、これには、シード・イオンの測定質量に対応する理論上のイオン質量に/から、可能性のあるアミノ酸単量体(例えば、表1及び表2にリストアップされているような)の1つ、いくつか、または、全ての理論上の質量を加算/減算し、一致を求めて下スペクトル質量を調べることが必要になる可能性がある。測定質量とは対照的に、このステップ(及び、後述する他のステップ)におけるシードイオンの理論上の質量を利用すると、測定における誤差の累積に伴って生じる可能性のある問題が防止される。それほど望ましくはないが、云うまでもなく、このステップ及び後続ステップにおいて、シード・イオンの測定質量を利用することが可能である。一般に、云うまでもないが、[理論上の質量]または[測定質量]に対する明示的な言及がなければ、明細書または請求項に現れる「フラグメントの質量」または「イオンの質量」という用語には、理論上の質量または測定質量の利用が包含されている。アミノ酸単量体がもとのシード・イオンに付加されるか、または、それから除去される毎に、成長または収縮シードイオンを利用して、このステップを繰り返すことが可能であることは明らかである。
実施態様のいくつかでは、シード添加イオン系列は、さらに(または代わりに)、シード・イオンからアミノ酸単量体2つ分以上離れたイオンのF質量を確認することによって伸展することが可能である。このアプローチは、とりわけ、系列内の隣のイオンに対応する質量がFスペクトル質量から欠落している場合(例えば、a3イオン質量は存在するが、a4イオンの質量が検出されなかった場合)に役立つ。これは、下記のアプローチの1つまたはいくつかの組合せ、または、その同等物を利用して実施することが可能である:
(a)シード添加系列におけるg+h(またはg−h)の単量体イオンの可能性のある最大(または最小)質量の確認(ここで、gは最後に確認されたイオンの系列位置であり、hは、例えば、1、2、3、4、5、6、7等といった、欠落していると思われるイオン数である)。最後に確認された系列イオンと可能性のある最大(または最小)質量の間の各F質量毎に、最後に確認されたイオンの理論上の質量を引く(または、最後に確認されたイオンの理論上の質量から各F質量を引く)ことが可能である。次に、結果得られる質量に式の決定が行なわれる。ほとんどのF質量には、解答がない。計測器の質量精度内の解答によって、問題となるF質量がその系列の一部である可能性があることが示され、欠落したアミノ酸単量体の組成が得られる。
(b)同じ系列からのFイオンが、他の方法によって(例えば、処理ステップ1及び/または2によって)ギャップのもう一方の側で既に確認されている場合、[(確認された軽いほうのイオンの理論上の質量)+(最も軽い単量体の理論上の質量)]と[(確認された重いほうのイオンの理論上の質量)−(最も軽い単量体の理論上の質量)]との間にある全てのFスペクトル質量を確かめることが可能である。次に、候補となるFイオンから確認された軽いほうのイオンの理論上の質量を引くか、または、確認された重いほうのイオンの理論上の質量から候補となるFイオンの質量を引いて(どちらの結果が小さくなるにせよ)、その結果について式の決定を行うことが可能である。計測器の質量精度内の解答によって、問題となるF質量がその系列の一部である可能性があることが示され、欠落したアミノ酸単量体の組成が得られる。
いくつかの実施態様によれば、シード・イオンと同じ位置であるが、隣接系列内にあるイオン(例えば、シードイオンがa2の場合、b2またはc2)に対応するF質量を確認することによって、追加F質量とU質量を突き合わせて整合することが可能である。これは、シード・イオンの測定質量に対応する理論上のイオン質量に/から、可能性のある系列オフセット質量の1つ、いくつか、または、全てを加算/減算し、次に、一致を求めて、Fスペクトル質量を調べることによって実施可能である。系列オフセット質量は、シード・イオンの系列(例えば、a系列)と他の関連系列(例えば、b及びc系列)との間の質量デルタを表わしている。当該技術において周知のように、また、図2の化学式、及び、表4の式を検討することによって容易に明らかになるように、b系列とa系列との間の系列オフセット質量は、CO基の質量に対応し、b系列とc系列との間の系列オフセット質量は、NH3基の質量に対応する等のことが理解される。
一般に、関連系列の集合が伸展されると(すなわち、特定のU質量に関して)、オプションにより、下記のアプローチの1つまたはいくつかの組合せ、または、その同等物を利用して、それらを確認することが可能である:
(a)対応する関連系列メンバが(例えば、b2及びyn−2)が確認された場合にはいつでも、その理論上の質量の和は、計測器の質量精度内の測定U質量と一致すべきである。
(b)異なる系列における同じ隣接アミノ酸位置を表わす複数イオン(例えば、b2、b3、c2、及び、c3)が存在する場合、同じ系列における重いイオンと軽いイオンとの間(例えば、b3〜b2及びc3〜c2)の質量デルタに関する式決定は、同じアミノ酸単量体と一致すべきである。
(c)異なる系列における同じ非隣接アミノ酸位置を表わす複数イオン(例えば、b2、b5、c2、及び、c5)が存在する場合、同じ系列における重いイオンと軽いイオンとの間(例えば、b5〜b2及びc5〜c2)の質量デルタに関する式決定は、同じアミノ酸単量体の組み合わせと一致すべきである。
(d)ある特定のFイオンに関する測定同位体分布は、その実験によるアミノ酸式から計算されたイオンに関する理論上の同位体分布と一致すべきである。このステップには、脱同位体化前に、Fスペクトルを分析することが必要になる。
(e)一般に、ある特定のFイオンの信号強度は、親Uイオンの信号強度を超えてはならない。
ある特定のUイオンに関する1つ以上のフラグメント系列内のF質量の集合が整合され、オプションの確認が実施されると、Uイオンに関する可能性のある1組のアミノ酸配列を生成することが可能になる。まず、1つ以上のフラグメント配列を個別に移動させて、各系列内の隣接イオン間における質量差を表わすアミノ酸単量体が、式決定を介して確認される。処理ステップ2及び5が実施された場合には、その結果を利用して、このステップを短縮することができるのは明らかである。
実施態様のいくつかでは、化学合成によって生じたポリペプチド試料を分析する場合、本明細書に解説の方法を拡張して、ポリペプチドの合成中に修飾の結果として生じる可能性のある1つ以上の理論上の質量デルタ(例えば、制限するわけではないが、表5にリストアップされたような)を考慮するのが有効になる可能性がある。同様に、自然源から抽出された(例えば、細胞抽出)試料を分析する場合、特定の翻訳後蛋白質修飾によって生じることが分っている1つ以上の理論上の質量デルタ(例えば、制限するわけではないが、表6にリストアップされたような)を考慮するのが有効になる可能性がある。試料の化学及び/または酵素処理によって修飾が導入される可能性もある。さらに、実施態様のいくつかによれば、一般に、イオン化、及び/または、例えば、H2Oの損失、NH3の損失、共通側鎖の損失等の検出プロセスの結果として、質量分析計内に生じる理論上の質量デルタを考慮することが所望される場合もあり得る。
実施態様のいくつかでは、本明細書に解説の方法は、例えば、異なる試料中の蛋白質の微分定量化のため、質量タグ付け技法の利用を考慮するように修正可能である。例えば、例証のため、制限するわけではなく、この方法は、同位体コード化アフィニティ・タグ(ICAT)の利用を考慮するように修正可能である。要するに、ICATは、3つの主セクション、すなわち、アフィニティ・タグ、安定同位体を組み込むためのリンカ、及び、システイン中に存在するチオール基に向かう特異性を備えた反応基から構成された、ある試薬クラスである(例えば、Gygi他、「Nat.Biotech.」、1999年、第994巻、第17号参照)。重い型(例えば、炭素バックボーンに重水素を含む)及び軽い型(例えば、重水素を含まない)ICAT試薬が、異なる試料中の蛋白質の標識付けに用いられる。この方法は、一般に、例えば、下記の4つのステップから構成される:
(a)軽い型のICAT試薬を用いて、第1の蛋白質試料(例えば、第1の細胞状態を示す)中におけるシステイン側鎖の誘導体化が実施される。重い型のICATを用いて、異なる試料(例えば、第2の細胞状態を示す)中における同じ蛋白質の誘導体化が実施される。
(b)2つの試料を混合し、消化して、その一部にタグが付けられたポリペプチド(すなわち、システインを含む)の混合物が形成される。
(c)アビジン・アフィニティ・クロマトグラフィを利用して、タグ付きフラグメントが隔離される。
(d)次に、MDLCを用いて、隔離したポリペプチドが分離され、分析のため、質量分析計に送り込まれる。
当業者にはすぐに分るように、本発明の方法に関連していくつかの実施態様の説明を行ってきたが、本発明には、本発明の方法の実施に利用可能な装置も含まれている。本明細書において既述の処理ステップは、さまざまな異なる技法のうち任意の1つ以上を利用して得られる機械命令を実行するコンピュータ・システムにおいて実施することが可能である。
本明細書において用いられる限りにおいて、「ポリヌクレオチド」は、一般に、リン酸ジエステル結合によって連結された少なくとも2つのヌクレオチドを含む、ヌクレオチドの高分子である。「ポリヌクレオチド」、「オリゴヌクレオチド」、及び、「核酸」という用語は、交換可能に用いることが可能である。DNA及びRNAが分析可能な典型的なポリヌクレオチドである。制限するわけではないが、本発明には、ペプチド核酸(PNA)、鎖錠核酸(LNA)、非構造核酸(UNA)の分析を含むことが可能である。ポリペプチドの場合と同様、測定されたU及びFポリヌクレオチド質量は、本発明のアルゴリズムを用いて分析される。ポリヌクレオチドは、それに含まれるヌクレオチドの配列によって同定される。アミノ酸単量体「要素」の代わりに、ヌクレオチド単量体「要素」を用いて、式決定が実施される。実施態様のいくつかでは、一般的なヌクレオチド(すなわち、塩基のアデニン、チミン、シトシン、グアニン、または、ウラシルを含むヌクレオチド)の理論上の質量を利用することが可能である。さらに、または、代わりに、珍しいか、非天然のヌクレオチド(例えば、制限するわけではないが、塩基の2−アミノアデニン、2−チオチミン、3メチルアデニン、5−プロピニルシトシン、5−プロピニルウラシル、5−ブロムウラシル、5−フルオロウラシル、5−ヨードウラシル、5−メチルシトシン、7−デアザアデニン、7−デアザグアニン、8−オキソアデニン、8−オキソグアニン、O(6)−メチルグアニン、または、2−チオシトシンを含むヌクレオチド)を利用することも可能である。同様に、糖修飾(例えば、2’−O,4’−Cメチレン・ブリッジを備えた、2′−フルオロリボース、アラビノース、ヘキソース、及び、リボース)によって生じる質量デルタ、及び/または、修飾されたリン酸基(例えば、ホスホロチオエート及び5′−N−ホスホラミダイト結合)により生じた質量デルタを検討することも可能である。ポリペプチドの場合と同様、ポリヌクレオチド・イオンの式決定には、末端基の理論上の質量を考慮することが必要になるが、一般に、これらの末端基は、ヒドロキシルまたはリン酸塩になる。
Claims (15)
- 1つ以上の生体高分子を含む試料中のある生体高分子を同定する方法であって、
前記1つ以上の生体高分子の測定質量を含む第1のデータセットから、ある質量を選択するステップと、
前記1つ以上の生体高分子のフラグメント集合に関する測定質量を含む第2のデータセットの質量と前記選択質量とを整合するようにし、整合する質量が前記選択質量を備える前記生体高分子のフラグメントを表わすようにするステップと、
前記整合する質量を比較して、前記選択質量を備える前記生体高分子の単量体配列を決定するステップとを有することを特徴とする方法。 - さらに、前記1つ以上の生体高分子を非フラグメント形態で検出可能にする条件下において、前記第1のデータセットの生成において用いられる、前記1つ以上の生体高分子に関する第1の質量スペクトルを求めるステップと、
検出前に、前記1つ以上の生体高分子をフラグメント化して、フラグメント集合にする条件下において、前記第2のデータセットの生成において用いられる、前記1つ以上の生体高分子に関する第2の質量スペクトルを求めるステップとを有することを特徴とする、請求項1に記載の方法。 - 前記第1と第2の質量スペクトルは、同じ質量分析計を用いて連続して求められることと、
前記質量分析計が、単一段質量分析計であることと、
前記第2の質量スペクトルは、異なるフラグメント化エネルギーによって得られる2つの異なる質量スペクトルの和から生じるか、または、前記第2の質量スペクトルは、異なるフラグメント化メカニズムによって得られる2つの異なる質量スペクトルの和から生じることと、さらに、
オプションにより、検出前に、前記1つ以上の生体高分子をフラグメント化して、フラグメント集合にする条件下において、前記第2のデータセットの生成において用いられる、前記1つ以上の生体高分子に関する第3の質量スペクトルを求めるステップとを有し、前記第2及び第3の質量スペクトルは、異なるフラグメント化エネルギーまたは異なるフラグメント化メカニズムを用いて得られることを特徴とする、請求項2に記載の方法。 - 前記第1及び第2のデータセットにおける質量は、中性質量であることと、
前記第1及び第2のデータセットにおける質量は、モノアイソトピック質量であることと、
前記方法は、さらに、前記第1のデータセットからある質量を選択する前記ステップの前に、前記第1のデータセットから前記第2のデータセットにも存在する質量を取り除くステップを有することと、
さらに、前記第1のデータセットからある質量を選択する前記ステップの前に、前記第2のデータセットから前記第1のデータセットにも存在する質量を取り除くステップを有することを特徴とする、請求項1に記載の方法。 - 前記第2のデータセットの質量と前記選択質量との前記突合せステップは、
前記選択質量から前記第2のデータセットにおける第1の質量を引いて、質量デルタが得られるようにし、前記第2のデータセットにおいて前記質量デルタと一致する第2の質量を確認し、オプションにより、前記第1または第2の質量が500Da未満の場合、前記第1または第2の質量に対して奏効する式決定を実施するステップ、または、
前記選択質量から前記第2のデータセットにおける第1の質量を引いて、質量デルタが得られるようにし、オプションにより、前記質量デルタが500Da未満の場合、前記質量データに奏効する式決定を実施し、オプションにより、前記第2のデータセットにおいて前記質量デルタと一致する第2の質量を確認するステップが含まれることを特徴とする、請求項1に記載の方法。 - 前記第2のデータセットの質量と前記選択質量との前記突合せステップは、さらに、
前記第2のデータセットにおいて、1つ以上の単量体単位の理論上の質量だけ前記第1または第2の質量と異なる質量を確認するステップ、または、
前記第2のデータセットにおいて、1つ以上の単量体単位の理論上の質量だけ前記第1または第2の質量と異なる質量、及び、生体高分子修飾を確認するステップ、または、
前記第2のデータセットにおいて、理論上の系列オフセット質量だけ前記第1または第2の質量と異なる質量を確認するステップを有することを特徴とする、請求項5に記載の方法。 - 前記第2のデータセットにおいて、1つ以上の単量体単位の理論上の質量だけ前記第1または第2の質量と異なる質量を確認する前記ステップは、
前記第1または第2の質量に1つ以上の単量体単位の理論上の質量の和を加算して、あるいは、前記第1または第2の質量から1つ以上の単量体単位の理論上の質量の和を減算して、合成質量を生成し、前記第2のデータセットにおいて、前記合成質量と一致する第3の質量を確認するステップ、または、
前記第1または第2の質量から前記第2のデータセット内のある質量を引くことによって、質量デルタを生成し、オプションにより、前記質量デルタが500Da未満の場合、前記質量デルタに対して奏効する式決定を実施するステップを有することを特徴とする、請求項6に記載の方法。 - 前記第2のデータセットにおいて、1つ以上の単量体単位の理論上の質量だけ前記第1または第2の質量と異なる質量、及び、生体高分子修飾を確認する前記ステップは、
前記第1または第2の質量から前記第2のデータセット内のある質量を引くことによって、第1の質量デルタを生成するステップと、
前記第1の質量デルタから生体高分子修飾の理論上の質量を引くことによって、第2の質量デルタを生成するステップと、
前記第2の質量デルタに対して奏効する式決定を実施するステップとを有することを特徴とする、請求項6に記載の方法。 - 前記第2のデータセットにおいて、理論上の系列オフセット質量だけ前記第1または第2の質量と異なる質量を確認する前記ステップは、
前記第1または第2の質量に理論上の系列オフセット質量を加算して、或いは前記第1または第2の質量から理論上の系列オフセット質量を減算して、合成質量を生成するステップと、
前記第2のデータセットにおいて、前記合成質量と一致する第3の質量を確認するステップとを有することを特徴とする、請求項6に記載の方法。 - 前記整合する質量を比較して、前記選択質量を備える前記生体高分子の単量体配列を決定するステップは、
対応するフラグメントの系列タイプに従って、前記整合する質量を分類するステップと、
ある典型的な系列内における隣接位置のフラグメントに対応する、前記整合する質量対間の質量デルタを計算するステップと、
前記質量デルタに対して式決定を実施するステップと、
前記式決定に基づいて、前記質量デルタに関連した単量体を割り当てるステップと、
前記割り当てに基づいて、前記選択質量を備えた生体高分子に関する単量体配列を決定するステップとを有することを特徴とする、請求項1に記載の方法。 - さらに、ある典型的な系列内における非隣接位置のフラグメントに対応する、整合する質量対間の質量デルタを計算し、前記質量デルタに対して式決定を実施し、前記式決定に基づいて、前記質量デルタに関連した単量体の組合せを割り当てるステップまたは、
異なる典型的な系列における隣接位置のフラグメントに対応する、整合する質量対間の質量デルタを計算し、前記質量デルタに対して式決定を実施し、前記式決定に基づいて、前記質量デルタに関連した単量体を割り当てるステップ、または、
異なる典型的な系列における非隣接位置のフラグメントに対応する、整合する質量対間の質量デルタを計算し、前記質量デルタに対して式決定を実施し、前記式決定に基づいて、前記質量デルタに関連した単量体の組み合わせを割り当てるステップを有することを特徴とする、請求項10に記載の方法。 - 前記単量体配列は、前記配列内の各位置毎に可能性のある単一の単量体を含むか、
前記単量体配列は、前記配列内のある位置に可能性のある2つ以上の単量体を含むか、
前記単量体配列は、前記配列内のある位置に未知の単量体を含むか、あるいは、
前記単量体配列は、前記配列内のある位置に生体高分子修飾を含むことを特徴とする、請求項10に記載の方法。 - 前記選択質量を備える生体高分子がポリペプチドで、前記単量体配列がアミノ酸配列であるか、
前記選択質量を備える生体高分子がポリヌクレオチドで、前記単量体配列がヌクレオチド配列であるか、あるいは、
前記選択質量を備える生体高分子が多糖類で、前記単量体配列が糖配列であり、多糖類は線状または分枝状とすることが可能であることを特徴とする、請求項1に記載の方法。 - 前記試料に複数の生体高分子が含まれることと、
前記第1のデータセットに、前記複数の生体高分子の測定質量が含まれることと、
前記第2のデータセットに、前記複数の生体高分子のフラグメント集合に関する測定質量が含まれることを特徴とする、請求項1に記載の方法。 - 1つ以上の生体高分子の測定質量を含む第1のデータセットからある質量を選択するための命令と、
前記1つ以上の生体高分子のフラグメント集合に関する測定質量を含む第2のデータセット内の質量と前記選択質量を突き合せて整合させる命令であって、前記整合する質量が前記選択質量を備えた前記生体高分子のフラグメントを表わすことと、さらに、
前記整合する質量を比較して、前記選択質量を備える前記生体高分子に関する単量体配列を決定する命令とを含むことを特徴とする、
1組の機械に実行可能な命令によって構成されたコンピュータ可読媒体を具備する、1つ以上の生体高分子を含む試料中のある生体高分子を同定するためのコンピュータ・プログラム製品。
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