JP2006506647A - Method for analyzing amino acids, peptides and proteins - Google Patents

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Abstract

本発明は、アミノ酸、ペプチド及びタンパク質の同定、示差定量のための、並びに、翻訳後修飾及び架橋状態の分析のための、方法、試薬及びキットを提供する。該方法は、アミノ酸、ペプチド又はタンパク質の混合物を誘導体化して、そのC末端又はN末端以外の部位に固定電荷イオンを含む1以上のアミノ酸、ペプチド又はタンパク質を形成させる段階、該固定電荷を含むように誘導体化したアミノ酸、ペプチド又はタンパク質を含むアミノ酸、ペプチド又はタンパク質の混合物を質量分析装置に導入する段階、該固定電荷を含むように誘導体化したアミノ酸、ペプチド又はタンパク質を含むアミノ酸、ペプチド又はタンパク質の混合物を第1の質量分解分析装置に通して、第1質量対電荷比を有するタンパク質又はペプチドプリカーサーイオンを選択する段階、上記の第1質量対電荷比を有するプリカーサーイオンを解離させて、固定電荷の近傍の部位において起こるフラグメント化の特性である第2質量対電荷比を有するプロダクトイオンを生成させる段階、及び第2質量対電荷比を有するプロダクトイオンを検出する段階、、を含んでなる。第2質量対電荷比を有するプロダクトイオンは、プリカーサーイオンからの固定電荷の中性脱離によって形成されるプロダクトイオンであっても、又はプリカーサーイオンからの固定電荷の荷電脱離によって形成されるプロダクトイオンであってもよい。The present invention provides methods, reagents and kits for the identification, differential quantification of amino acids, peptides and proteins, and for the analysis of post-translational modifications and crosslinking states. The method includes the step of derivatizing a mixture of amino acids, peptides or proteins to form one or more amino acids, peptides or proteins containing a fixed charge ion at a site other than the C-terminus or N-terminus, wherein the fixed charge is included. Introducing a mixture of amino acids, peptides or proteins containing derivatized amino acids, peptides or proteins into a mass spectrometer, amino acids derivatized to contain the fixed charge, amino acids containing peptides or proteins, peptides or proteins Passing the mixture through a first mass resolving analyzer to select a protein or peptide precursor ion having a first mass-to-charge ratio, dissociating the precursor ion having the first mass-to-charge ratio and fixing charge Is a characteristic of fragmentation that occurs in the vicinity of Step to produce product ions having 2 mass to charge ratio, and comprising the step ,, for detecting the product ions having a second mass-to-charge ratio. The product ion having the second mass-to-charge ratio is a product ion formed by neutral desorption of fixed charge from the precursor ion, or a product formed by charge desorption of fixed charge from the precursor ion It may be an ion.

Description

本発明は、アミノ酸、ペプチド又はタンパク質の分析方法に関する。   The present invention relates to a method for analyzing amino acids, peptides or proteins.

ヒトゲノム配列の最初のドラフト完了に伴い、現在研究者が直面し挑戦しているのは遺伝子の機能を理解することである。しかし、遺伝子の生物学的機能は、そのDNA配列の単純な調査からは判断することができない。したがって、ゲノムにより発現されるタンパク質の総合的な分析が、遺伝子とその生物学的機能との間を埋めるであろう。プロテオミクスという用語は、(i)任意の所定の時間における特定の細胞型又は組織によって合成される全タンパク質の同定及び特性決定、及び、2つの異なる細胞状態間において観察されるタンパク質発現レベルの全体的変化の定量(総して発現プロテオミクスとして知られる)と、(ii)機能性活性タンパク質複合体の構成成分の同定及び細胞間タンパク質トラフィッキング及びシグナル伝達経路に関与する固有のタンパク質−タンパク質相互作用の特性決定(総して細胞マッピングプロテオミクスとして知られる)と同義となっている。総合すると、これらの方法は、ある状態から別な状態への細胞の形質転換に次いで生じる複雑な細胞の変化をタンパク質レベルでの総合的な調査を可能なものにする[Blackstock,W.P.及びWeir,M.P.Trends Biotechnol.1999,17,121−127.;Pandey,A.及びMann,M.Nature 2000,405,837−846]。   With the completion of the first draft of the human genome sequence, researchers are now facing and challenging to understand the function of the gene. However, the biological function of a gene cannot be judged from a simple survey of its DNA sequence. Thus, a comprehensive analysis of the proteins expressed by the genome will bridge between the gene and its biological function. The term proteomics refers to (i) the identification and characterization of all proteins synthesized by a particular cell type or tissue at any given time, and the overall level of protein expression observed between two different cell states. Quantification of changes (collectively known as expression proteomics) and (ii) identification of components of functionally active protein complexes and characterization of intrinsic protein-protein interactions involved in intercellular protein trafficking and signaling pathways Synonymous with decision (all known as cell mapping proteomics). Taken together, these methods allow for comprehensive investigations at the protein level of complex cellular changes that occur following transformation of cells from one state to another [Blackstock, W. et al. P. And Weir, M .; P. Trends Biotechnol. 1999, 17, 121-127. Pandey, A .; And Mann, M .; Nature 2000, 405, 837-846].

質量分析(MS)の最近の進歩は、MS由来データのデータベース呼び出しのための高度なバイオインフォマティクスツールの進歩とともに、プロテオミクスを実現する大きな要因となっている[Mann,M.,Hendrickson,R.C.及びPandey,A.Annu.Rev.Biochem.2001,70,437−473]。特に、これら質量分析の迅速性、特異性及び感受性は、迅速なタンパク質の同定及び特性決定を必要とする方法における使用に対して特に魅力的なものとなっている。プロテオミクスに対する従来のMS法は、通常、タンパク質混合物の一次元又は二次元電気泳動(2DE)による分離を伴い、次いで、タンパク質のスポット又はゲルスライスを切り出し、トリプシンを用いてin situタンパク質分解に供する。次いで、ペプチドを抽出し質量分光分析に供する。これらのペプチドの質量は該タンパク質の特性であり、ペプチドに対してタンパク質を同定するためのデータベース検索において使用しうる「質量フィンガープリント」を提供する[Henzel,W.J.Billeci T.M.,Stults J.T.,Wong S.C.,Grimley C.及びWatanabe C.Proc.Natl.Acad.Sci.USA.1993,90,5011−5015]。より総合的な方法、特に、複雑なタンパク質混合物中に存在する個々の成分の同定及び定量のためのより総合的な方法は、タンパク分解ペプチドの各々をタンデム質量分析にかけることである。続く各ペプチドの同定は、部分誘導体化アミノ酸「配列タグ」のデータベース検索[Mann,M.及びWilm,M.Anal.Chem.1994,66,4390−4399]を介した未解釈プロダクトイオンスペクトルのデータベース分析[Eng,J.K.McCormack,A.L.及びYates,J.R.J.Am.Soc.Mass Spectrom.1994,5,976−989]、又は「de−novo」配列分析[Hunt,D.F.,Yates,J.R.,Shabanowitz J.,Winston S.及びHauer,C.R.Proc.Natl.Acad.Sci.USA 1986,83,6233−6237]のいずれかによって実施しうる。   Recent advances in mass spectrometry (MS), along with advances in advanced bioinformatics tools for database retrieval of MS-derived data, have become a major factor in realizing proteomics [Mann, M. et al. Hendrickson, R .; C. And Pandey, A .; Annu. Rev. Biochem. 2001, 70, 437-473]. In particular, the rapidity, specificity, and sensitivity of these mass spectrometry has become particularly attractive for use in methods that require rapid protein identification and characterization. Conventional MS methods for proteomics usually involve separation of protein mixtures by one-dimensional or two-dimensional electrophoresis (2DE), then excising protein spots or gel slices and subjecting them to in situ proteolysis using trypsin. The peptide is then extracted and subjected to mass spectroscopic analysis. The mass of these peptides is a property of the protein and provides a “mass fingerprint” that can be used in database searches to identify proteins for the peptide [Henzel, W. et al. J. et al. Billec T. M.M. , Stults J .; T.A. , Wong S. C. , Grimley C.M. And Watanabe C.I. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1993, 90, 5011-5015]. A more comprehensive method, particularly a more comprehensive method for the identification and quantification of individual components present in a complex protein mixture, is to subject each proteolytic peptide to tandem mass spectrometry. Subsequent identification of each peptide is accomplished by database search of partially derivatized amino acids “sequence tags” [Mann, M. et al. And Wilm, M .; Anal. Chem. 1994, 66, 4390-4399], database analysis of uninterpreted product ion spectra [Eng, J. et al. K. McCorack, A.M. L. And Yates, J .; R. J. et al. Am. Soc. Mass Spectrom. 1994, 5, 976-989], or “de-novo” sequence analysis [Hunt, D. et al. F. Yates, J .; R. , Shabanowitz J. et al. , Winston S. And Hauer, C .; R. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 1986, 83, 6233-6237].

しかし、この一般的分析方法は幾つかの制約により複雑である。   However, this general analysis method is complicated by several limitations.

第1に、2D−ゲルは約1500〜2000のタンパク質を分離できるにすぎず、細胞では通常8000を超えるタンパク質が発現して存在する。したがって、最も多く存在するタンパク質のみが観察され、2−DE分離ゲルスポットの主要部分は、共電気泳動(co−electrophoresis)及び/又は異なる修飾(もしくはプロセシング)を受けた形態の同一タンパク質による1以上のタンパク質を含む。さらに、幾つかの分類のタンパク質は、特に、疎水性タンパク質、存在量の少ないタンパク質、及び極端なpIや分子量を有するタンパク質は、2D−ゲルに基づく分離においてはあまりあらわれない[Gygi,S.P.,Corthals,G.L.,Zhang,Y.,Rochon,Y.,Aebersold,R.Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A.2000,97,9390−9395]。また、2−DEは大きな労力を要し、速度も遅く、技術を要し、再現性が低いことも多いことから、ハイスループット又はオートメーションには容易に適応し得ない。   First, 2D-gels can only separate about 1500-2000 proteins, and cells typically have more than 8000 proteins expressed. Thus, only the most abundant proteins are observed, and the major part of the 2-DE separation gel spot is one or more by the same protein in a form that has undergone co-electrophoresis and / or different modification (or processing) Of protein. In addition, several classes of proteins, particularly hydrophobic proteins, low abundance proteins, and proteins with extreme pI and molecular weight, do not appear very well in 2D-gel based separations [Gygi, S. et al. P. Corthals, G .; L. , Zhang, Y .; Rochon, Y .; Aebersold, R .; Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2000, 97, 9390-9395]. Also, 2-DE is labor intensive, slow, requires technology, and often has low reproducibility, so it cannot be easily adapted to high throughput or automation.

第2に、MS/MSによるタンパク質消化物からの唯一のペプチドの同定は、該ペプチドが単一のタンパク質に独自のものであることという条件のもとでそのタンパク質の明確な同定のために必要とされる一方、実際、同じペプチドイオン(例えば、複雑なペプチド混合物のクロマトグラフィー的分離の間における連続的スキャンにおいて)、又は同じタンパク質の異なるペプチドのいずれかを分析する時に、複雑なペプチド混合物の分析の間に非常に長い時間が費やされる。そこで通常は、サンプルとするには高い相対量で存在するペプチドが好ましく、複雑な混合物中に存在するタンパク質の同定に関する情報は、量の少ないぺプチドに関しては一般に得られない。また、ペプチドMSに基づいてぺプチド配列解析の過程で得られるMS/MSスペクトルの1/4までが解析不能である(すなわちプロダクトイオンスペクトルがあまりに複雑であり、あまりに量が少なく、又はこれらの解釈を可能にするのに十分なイオンを欠いている)[Simpson,R.J.,Connelly,L.M.,Eddes,J.S.,Pereira,J.J.,Moritz,R.L.及びReid,G.E.Electrophoresis.2000,21,1707−1732]。   Second, identification of a unique peptide from a protein digest by MS / MS is necessary for a clear identification of that protein, provided that the peptide is unique to a single protein. In fact, when analyzing either the same peptide ion (eg, in a continuous scan between chromatographic separations of a complex peptide mixture) or different peptides of the same protein, A very long time is spent between analyses. Thus, peptides that are present in high relative amounts are generally preferred for samples, and information regarding the identification of proteins present in complex mixtures is generally not available for small amounts of peptides. Moreover, up to 1/4 of the MS / MS spectrum obtained in the process of peptide sequence analysis based on peptide MS cannot be analyzed (that is, the product ion spectrum is too complex, the amount is too small, or the interpretation thereof) ) [Simpson, R. et al. J. et al. , Connelly, L .; M.M. Eddes, J .; S. Pereira, J .; J. et al. Moritz, R .; L. And Reid, G .; E. Electrophoresis. 2000, 21, 1707-1732].

これらの制約を部分的に克服するためにMS/MSデータ取得時にdynamic exclusionを使用することにより、LC/MS/MS実験工程を通じてより多くの数の個々のペプチドイオンが選択される[Davis,M.T.;Spahr,C.S.;McGinley,M.D.;Robinson,J.H.;Bures,E.J.;Beierle,J.;Mort,J.;Yu,W.;Luethy,R.;Patterson,S.D.Proteomics 2001,1,108−117]。多次元クロマトグラフィー法[Washburn,M.P.,Wolters,D.及びYates,J.R.Nat.Biotechnol.2001,19,242−247]、又はアフィニティー選択により特定のアミノ酸を含有するペプチドのみを溶液中で選択的に濃縮する方法[Spahr,C.S.Susin,S.A.,Bures,E.J.,Robinson,J.H.,Davis,M.T.,McGinley,M.D.,Kroemer,G.及びScott D.Patterson,S.D.Electrophoresis.2000,21,1635−1650]、又は示差クロマトグラフィー[Gevaert,K.,Van Damme,J.,Goethals,M.,Thomas,G.R.,Hoorelbeke,B.,Demol,H.,Martens,L.,Puype,M.,Staes,A.及びVandekerckhove,J.Mol.Cell.Proteomics.2002,1,896−903]のいずれかによる、質量分光分析の前にペプチド混合物を単純化する幾つかの方法も記載されている。dynamic exclusionと上記概説した多次元クロマトグラフィー法を組合せることにより、これらの方法は、質量分光分析によって同定しうるタンパク質の数をさらに増加させうる。しかし、これらの複雑な混合物中で存在量が低い(個々のタンパク質の発現が細胞あたり10〜10コピーの範囲でありうる)タンパク質の同定は、翻訳後修飾の構造及び位置等の重要な情報を潜在的に含みうることから、依然として重要な試みであり続ける。 By using dynamic exclusion during MS / MS data acquisition to partially overcome these limitations, a greater number of individual peptide ions are selected throughout the LC / MS / MS experimental process [Davis, M . T. T. et al. Spahr, C .; S. McGinley, M .; D. Robinson, J .; H. Bures, E .; J. et al. Beierle, J .; Mort, J .; Yu, W .; Luethy, R .; Patterson, S .; D. Proteomics 2001, 1, 108-117]. Multidimensional chromatography [Washburn, M .; P. , Wolters, D .; And Yates, J .; R. Nat. Biotechnol. 2001, 19, 242-247], or a method of selectively concentrating only peptides containing specific amino acids in solution by affinity selection [Spahr, C. et al. S. Susin, S .; A. Bures, E .; J. et al. Robinson, J .; H. Davis, M .; T. T. et al. McGinley, M .; D. , Kroemer, G .; And Scott D. et al. Patterson, S.M. D. Electrophoresis. 2000, 21, 1635-1650], or differential chromatography [Gevaert, K. et al. , Van Damme, J. et al. Goethals, M .; , Thomas, G .; R. Hoorelbeke, B .; , Demol, H .; Martens, L .; , Puype, M .; , Staes, A .; And Vandekerckhove, J. et al. Mol. Cell. Proteomics. Several methods for simplifying peptide mixtures prior to mass spectroscopic analysis are also described according to any of US 2002, 1,896-903]. By combining dynamic exclusion and the multidimensional chromatographic methods outlined above, these methods can further increase the number of proteins that can be identified by mass spectrometry. However, identification of these low abundance in a complex mixture (the expression of individual proteins may be in the range of cells per 10-10 6 copies) proteins, important information of the structure and position of the post-translational modification Is still an important attempt.

プロテオミクス研究の基本的態様は、例えば、正常及び疾病細胞又は組織間で見られるような、生物系の2つの異なる状態間でのタンパク質発現レベルを判定(すなわち、タンパク質レベルの相対的定量)することである。mRNA発現レベル(トランスクリプトミクス)と対応するタンパク質(プロテオミクス)との間には著しい不一致が存在することから、アレイに基づく遺伝子発現モニタリング法又はmRNA存在量を測定するためのその他の遺伝子発現法単独では、細胞のタンパク質相補体(complement)を分析するためには不十分であることは明らかである[Gygi,S.P.,Rochon,Y.,Franza,B.R.及びAebersold,R.Mol.Cell.Biol.1999,19,1720−1730]。   A basic aspect of proteomics research is to determine protein expression levels (ie, relative quantification of protein levels) between two different states of a biological system, such as found between normal and diseased cells or tissues. It is. There is a significant discrepancy between the mRNA expression level (transcriptomics) and the corresponding protein (proteomics), so array-based gene expression monitoring methods or other gene expression methods alone to measure mRNA abundance It is clear that it is insufficient to analyze the protein complement of cells [Gygi, S .; P. Rochon, Y .; , Franza, B .; R. And Aebersold, R .; Mol. Cell. Biol. 1999, 19, 1720-1730].

細胞周期調節、病状又は薬物曝露などの影響としてのタンパク質発現プロファイル変化の定性的及び定量的分析は、従来、直交型等電点分子量分離モードにより得られる高い次元性から、個々の染色タンパク質スポットのイメージ解析を介する2次元電気泳動によって行われてきた[Patton & Beechem Curr Opinion Chem Biol 2002,6,63−69.;Zhou,G.,Li,H.,DeCamp,D.,Chen,S.,Shu,H.,Gong,Y.,Flaig,M.,Gillespie,J.W.,Hu,N.,Taylor,P.R.,Emmert−Buck,M.R.,Liotta,L.A.,Petricoin,E.F.及びZhao,Y.Mol Cell Proteomics 2002,1,117−123]。しかし、これら2DEゲルに基づく定量法は、2DEゲルに基づくタンパク質同定について上述したのと同じ制約を受け、それにより、定量分析対象は、ゲル上に比較的存在量が多く純度の高いスポットが存在するタンパク質、又は使用する染色法により適切に可視化しうるタンパク質に対するものに限られる[Gygi,S.P.,Corthals,G.L.,Zhang,Y.,Rochon,Y.,Aebersold,R.Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A.2000,97,9390−9395]。これらの欠点のうちの幾つかは、SYPROルビー蛍光タンパク質染色法[Berggren,K.,Chernokalskaya,E.,Steinberg,T.H.,Kemper,C.,Lopez,M.F.,Diwu,Z.,Haugland,R.P.及びPatton,W.F.Electrophoresis 2000,21,2509−2521]及び2−D示差ゲル電気泳動(DIGE)[Unlu,M.,Morgamn,M.E.及びMinden,J.S.Electrophoresis,1997,18,2071−2077]等のより感度の高い検出法を使用することにより克服されてきた。しかし、これらの方法は基本的にスポット検出、ゲルマッチング、及びスポット定量のための適切なソフトウェアパッケージの使用に依存するものであり[Raman,B.,Cheung,A.及びMartin,M.R.Electrophoresis,2002,23,2194−2202]、重なり合うタンパク質スポットが存在する状況は説明し得ない。   Qualitative and quantitative analysis of protein expression profile changes as an effect of cell cycle regulation, pathology or drug exposure has traditionally been achieved by the high dimensionality obtained by orthogonal isoelectric molecular weight separation mode, and It has been performed by two-dimensional electrophoresis through image analysis [Pattern & Bechem Curr Opinion Chem Biol 2002, 6, 63-69. Zhou, G .; Li, H .; , DeCamp, D.M. Chen, S .; , Shu, H .; , Gong, Y .; , Flaig, M .; Gillespie, J .; W. Hu, N .; Taylor, P .; R. Emmert-Buck, M .; R. Liotta, L .; A. Petricoin, E .; F. And Zhao, Y .; Mol Cell Proteomics 2002, 1, 117-123]. However, these 2DE gel-based quantification methods are subject to the same limitations as described above for 2DE gel-based protein identification, so that the quantitative analytes are relatively abundant and highly pure spots on the gel. Or proteins that can be visualized appropriately by the staining method used [Gygi, S .; P. Corthals, G .; L. , Zhang, Y .; Rochon, Y .; Aebersold, R .; Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2000, 97, 9390-9395]. Some of these drawbacks include the SYPRO ruby fluorescent protein staining method [Bergren, K. et al. , Chernokalskaya, E .; Steinberg, T .; H. Kemper, C .; Lopez, M .; F. , Diwu, Z .; Haugland, R .; P. And Patton, W .; F. Electrophoresis 2000, 21, 2509-2521] and 2-D differential gel electrophoresis (DAGE) [Unlu, M. et al. Morgan, M .; E. And Minden, J .; S. Have been overcome by using more sensitive detection methods such as Electrophoresis, 1997, 18, 2071-2077]. However, these methods rely essentially on the use of appropriate software packages for spot detection, gel matching, and spot quantification [Raman, B. et al. , Cheung, A .; And Martin, M .; R. Electrophoresis, 2002, 23, 2194-2202], the situation where overlapping protein spots exist cannot be explained.

2つの異なる細胞/組織状態間における示差タンパク質発現レベルを、同位体標識を利用して、MSに基づいて定量するための2つの一般的方法が開発されている。   Two general methods have been developed to quantify differential protein expression levels between two different cell / tissue states based on MS utilizing isotope labeling.

第1に、Smithのグループ[Pasa−Tolic,L;Jensen,P.K.;Anderson,G.A.;Lipton,M.S.;Peden,K.K.;Martinovic,S;Tolic,N;Bruce,J.E.;Smith,R.D.J.Am.Chem.Soc.1999,121,7949−7950.;Veenstra,T.D.,Martinovic,S.,Anderson,G.A.,Pasa−Tolic,L.及びSmith,R.D.J.Am.Soc.Mass Spectrom.2000,11,78−82.;Conrads,T.P.ら Anal.Chem.2001,73,2132−2139;Smith,R.D.;Anderson,G.A.;Lipton,M.S.;Pasa−Tolic,L.;Shen,Y.;Conrads,T.P.;Veenstra,T.D.;Udseth,H.R.Proteomics 2002,2,513−523]、Chaitのグループ[Oda,Y.;Huang,K.;Cross,F.R.;Cowburn,D.;Chait,B.T.Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A.1999,96,6591−6596]、及びその他[Chen,X.,Smith,L.M.,Bradbury,E.M..Anal.Chem.2001,72,1134−1143;Ong,Shao−En.,Blagoev,B.,Kratchmarova,I.,Bach−Kristensen,D.,Steen,H.,Pandey,A.及びMann,M.Mol.Cell.Proteomics.2002,1,376−386;Jiang,H.及びEnglish,A.M.J.Proteome.Res.2002,1,345−350;Zhu,H.,Hunter,T.C.,Pan,S.,Yau,P.M.,Bradbury,E.M.及びChen,X.Anal.Chem.2002.74,1687−1694]による方法であり、これらはすべて、同位体を枯渇させた(例えば13C−、15N−、及びH−を枯渇させた)又は富化させたアミノ酸(15N−を用いた均一的標識によるか、もしくは、重同位体(例:13C、15N、H)を含有する選択されたアミノ酸の取り込みのいずれかによる)の細胞タンパク質集団中への代謝的取り込みを伴う結果についてそれぞれ表している。細胞基質からタンパク質を単離した後、サンプルを天然の同位体を取り込ませたサンプルと混合し、次に、個々のタンパク質を電気泳動法又はクロマトグラフィー法によって分離し、消化し、MSによってペプチドの質量を測定する。部位特異的標識は、未標識形態のものと比較することにより、アミノ酸質量「タグ」を豊富に含むペプチドの効率的同定を可能にする。さらに、同位体富化サンプルからのペプチドの相対量と、天然の存在量の同位体を用いて調製したサンプルからの相対量を比較することにより、2サンプル間のタンパク質発現レベルの変化を定量しうる。しかし、このインビボ標識法は、同位体標識の取り込みに適した条件下で細胞を培養しうる系に限定される。 First, Smith's group [Pasa-Tolic, L; Jensen, P .; K. Anderson, G .; A. Lipton, M .; S. Peden, K .; K. Martinovic, S; Tolic, N; Bruce, J .; E. Smith, R .; D. J. et al. Am. Chem. Soc. 1999, 121, 7949-7950. Venstra, T .; D. Martinovic, S .; , Anderson, G. A. Pasa-Tolic, L .; And Smith, R .; D. J. et al. Am. Soc. Mass Spectrom. 2000, 11, 78-82. Conrads, T .; P. Et al. Anal. Chem. 2001, 73, 2132-2139; Smith, R .; D. Anderson, G .; A. Lipton, M .; S. Pasa-Tolic, L .; Shen, Y .; Conrads, T .; P. Venstra, T .; D. Udseth, H .; R. Proteomics 2002, 2, 513-523], Chait's group [Oda, Y. et al. Huang, K .; Cross, F .; R. Cowburn, D .; Chait, B .; T. T. et al. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 1999, 96, 6591-6596], and others [Chen, X. et al. Smith, L .; M.M. Bradbury, E .; M.M. . Anal. Chem. 2001, 72, 1134-1143; Ong, Shao-En. , Bragoev, B .; , Krachmarova, I .; Bach-Kristensen, D .; Stein, H .; , Pandey, A .; And Mann, M .; Mol. Cell. Proteomics. 2002, 1, 376-386; Jiang, H .; And English, A .; M.M. J. et al. Proteome. Res. 2002, 1, 345-350; Zhu, H .; Hunter, T .; C. Pan, S .; Yau, P .; M.M. Bradbury, E .; M.M. And Chen, X. et al. Anal. Chem. 2002.74, 1687-1694], all of which are amino acids depleted (eg 13 C-, 15 N-, and 2 H- depleted) or enriched ( 15 Metabolism into cellular protein populations either by homogenous labeling with N- or by incorporation of selected amino acids containing heavy isotopes (eg 13 C, 15 N, 2 H) Represents the results with dynamic uptake. After isolating the protein from the cell substrate, the sample is mixed with a sample that has incorporated the natural isotope, then the individual proteins are separated by electrophoresis or chromatography, digested, and the peptide is analyzed by MS. Measure the mass. Site-specific labeling allows for efficient identification of peptides rich in amino acid mass “tags” by comparison with those in unlabeled form. In addition, changes in protein expression levels between two samples can be quantified by comparing the relative amount of peptide from an isotopically enriched sample with the relative amount from a sample prepared using a natural abundance of isotopes. sell. However, this in vivo labeling method is limited to systems where cells can be cultured under conditions suitable for incorporation of isotope labels.

第2の方法は、細胞基質からタンパク質を単離した後、同位体富化標識を用いたin vitroでの化学的誘導体化を伴う。今日までに大きな注目を浴びている1つの方法が、Aebersoldとその同僚らにより開発された同位体コードアフィニティータグ(ICAT)法である[Gygi,S.P.;Rist,B;Gerber,S.A.;Turecek,F;Gelb,M.H.;Aebersold,R.Nat.Biotechnol.1999,17,994−999.;Smolka,M;Zhou,H;Aebersold,R.Mol.Cell.Proteomics.2002,1,19−29.;Shiio,Y;Donohoe,S;Yi,E.C.;Goodlett,D.R.;Aebersold,R;Eisenman,R.N.EMBO 2002,21,5088−5096.;Han,D.K.,Eng,J.,Zhou,H.及びAebersold,R.Nature Biotechnol.2001,19,946−951.;Griffin,T.J.,Han,D.K.M.,Gygi,S.P.,Rist,B.,Lee,H.,Aebersold,R.及びParker,K.C.J.Am.Soc.Mass.Spectrom.2001,12,1238−1246.;Gygi,S.P.,Rist,B.及びAebersold,R.Current Opinions in Biotechnol.2000,11,396−401]。2つの異なる細胞/組織状態から取得したタンパク質を還元し、天然存在量(軽)又は同位体富化(重)ICAT試薬のいずれかを用いてそれぞれS−アルキル化する。この各々はストレプトアビジンアフィニティー精製によるシステイン含有ペプチドの、続くアフィニティー選択のためのビオチン部分を含み、MS分析前の混合物の単純化をもたらす。代謝標識サンプルについて上記したのと同様に、これらの方法それぞれに対して、軽同位体「正常」サンプル由来のものと重同位体「疾病状態」サンプルを含むタンパク質分解誘導体化ペプチドとを(又は構造的標識を含むもの同士で)比較した存在比率は、2つのサンプル間におけるタンパク質発現レベルの変化の指標となり、それによりそれらの示差定量が可能となる。   The second method involves in vitro chemical derivatization with isotopically enriched labels after isolation of the protein from the cellular substrate. One method that has received great attention to date is the isotope-coded affinity tag (ICAT) method developed by Abersold and colleagues [Gygi, S .; P. Rist, B; Gerber, S .; A. Turecek, F; Gelb, M .; H. Aebersold, R .; Nat. Biotechnol. 1999, 17, 994-999. Smolka, M; Zhou, H; Aebersold, R .; Mol. Cell. Proteomics. 2002, 1, 19-29. Shio, Y; Donooe, S; Yi, E .; C. Goodlett, D .; R. Aebersold, R; Eisenman, R .; N. EMBO 2002, 21, 5088-5096. Han, D .; K. Eng, J .; Zhou, H .; And Aebersold, R .; Nature Biotechnol. 2001, 19, 946-951. Griffin, T .; J. et al. Han, D .; K. M.M. , Gygi, S .; P. Rist, B .; Lee, H .; Aebersold, R .; And Parker, K .; C. J. et al. Am. Soc. Mass. Spectrom. 2001, 12, 1238-1246. Gygi, S .; P. Rist, B .; And Aebersold, R .; Current Opinions in Biotechnol. 2000, 11, 396-401]. Proteins obtained from two different cell / tissue states are reduced and S-alkylated using either natural abundance (light) or isotope enriched (heavy) ICAT reagents, respectively. Each of these contains a biotin moiety for subsequent affinity selection of a cysteine-containing peptide by streptavidin affinity purification, resulting in simplification of the mixture prior to MS analysis. Similar to that described above for metabolically labeled samples, for each of these methods, a proteolytic derivatized peptide comprising a light isotope “normal” sample and a heavy isotope “disease state” sample (or structure). The abundance ratio compared (with those containing the target label) is an indicator of changes in protein expression levels between the two samples, thereby allowing their differential quantification.

選択的ペプチド同定及び示差定量のための多数の同様な方法がこれまでに記載されている[Spahr,C.S.Susin,S.A.,Bures,E.J.,Robinson,J.H.,Davis,M.T.,McGinley,M.D.,Kroemer,G.及びPatterson,S.D.Electrophoresis.2000,21,1635−1650.;Adamczyk,M.及びGebler,J.C.;Wu,J.Rapid.Commun.Mass Spectrom.1999,13,1813−1817.;Sechi,S.Anal.Chem.1998,70,5750−5158.;Sechi,Salvatore.Rapid Commun.Mass Spectrom.2002,16,1416−1424.;Gehanne,S.,Cecconi,D.,Carboni,L.,Giorgio Righetti,P.,Domenici,E.及びHandam,M.Rapid Commun.Mass Spectrom.2002,16,1692−1698.;Wang,S.;Regnier,F.E.J.Chrom.A 2001,924(1−2),345−357.;Amini,A;Chakraborty,A;Regnier,Fred E..J.Chrom.B.2002,772,35−44.;Wang,S.,Zhang X.及びRegnier,F.E.J.Chrom.A.2002,949,153−162.;Mirgorodskaya,O.A.Kozmin,Y.P.,Titov,M.I.,Korner,R.,Sonksen,C.P.及びRoepstorff,P.Rapid Commun.Mass Spetrom.2000,14,1226−1232.;Stewart,I.I.;Thomson,T;Figeys,D.Rapid Commun.Mass Spectrom.2001,15,2456−2465.;Yao,X.;Freas,A;Ramirez,J.;Demirev,P.A.;Fenselau,C.Anal.Chem.2001,73,2836−2842.;Peters,E.C.,Horn,E.C.,Tully,D.C.及びBrock,A.Rapid Commun.Mass Spectrom.2001,15,2387−2392.;Muenchbach,M.,Quadroni,M.,Miotto,G.及びJames,P.Anal.Chem.2000,72,4047−4057;Chakraborty,A;Regnier,F.E.J.Chrom.A 2002,949,173−184.;Geng,M.;Ji,J.;Regnier,F.E..J.Chrom.A 2000,870,295−313.;Ji,J.;Chakraborty,A.;Geng,M.;Zhang,X.;Amini,A.;Bina,M.;Regnier,F.J.Chrom.B 2000,745,197−210.;Goodlett,D.R.,Keller,A.,Watts,J.D.,Newitt,R.,Yi,E.C.,Purvine,S.,Eng,J.,von Haller,P.,Aebersold,R.及びKolker,E.Rapid Commun.Mass Spectrom.2001,15,1214−1221.;Liu,P;Regnier,F.E.J.Proteome Res.2002,1,443−450]。より最近では、2つのグループが混合物単純化のための共有結合固相システイン捕捉法について記載している[Zhou,H.;Ranish,J.A.;Watts,J.D.;Aebersold,R.Nature Biotechnol.2002,20,512−515.;Qiu,Y;Sousa,E.A.;Hewick,R.M.;Wang,J.H.Anal.Chem.2002,74,4969−4979]。構造標識を使用する幾つかの非同位体標識方法[Cagney,G.,Emili,A.Nature Biotechnol.2002,20,163−170.;Beardsley,R.L.,及びReilly,J.P.J.Proteome.Res.2003,2,15−21]、並びに、対象のサンプルと対照との間でのクロマトグラフィーにより分離したMSイオン存在量を比較することによる示差定量を行うための方法も記載されている[Bondarenko,P.V.,Chelius,D.及びShaler,T.A.Anal.Chem.2002,74,4741−4749.;Chelius,D.Bondarenko.P.V.J.Proteome Res.2002,1,317−323]。多数の概説がこれら幾つかの方法の相対的利点及び制約について比較している[Moseley,M.A.Trends in Biotechnol.2001,19,S10−S16.;Patton,W.F.,Schulenberg,B.及びSteinberg,T.H.Curr.Opin.Biotechnol.2002,13,321−328.;Turecek,F.J.Mass Spectrom.2002,37,1−14.;Regnier,F.E.;Riggs,L.;Zhang,R.;Xiong,L.;Liu,P.;Chakraborty,A.;Seeley,E.;Sioma,C.;Thompson,R.A.J.Mass Spectrom.2002,37,133−145]。   A number of similar methods for selective peptide identification and differential quantification have been described previously [Spahr, C. et al. S. Susin, S .; A. Bures, E .; J. et al. Robinson, J .; H. Davis, M .; T.A. McGinley, M .; D. , Kroemer, G .; And Patterson, S .; D. Electrophoresis. 2000, 21, 1635-1650. Adamczyk, M .; And Gebler, J. et al. C. Wu, J .; Rapid. Commun. Mass Spectrom. 1999, 13, 1813-1817. Sechi, S .; Anal. Chem. 1998, 70, 5750-5158. Sechi, Salvatore. Rapid Commun. Mass Spectrom. 2002, 16, 1416-1424. Gehanne, S .; , Cecconi, D .; , Carboni, L .; Giorgio Righetti, P .; , Domenici, E .; And Handam, M .; Rapid Commun. Mass Spectrom. 2002, 16, 1692-1698. Wang, S .; Regnier, F .; E. J. et al. Chrom. A 2001, 924 (1-2), 345-357. Amini, A; Chakraborty, A; Regnier, Fred E .; . J. et al. Chrom. B. 2002, 772, 35-44. Wang, S .; , Zhang X. And Regnier, F .; E. J. et al. Chrom. A. 2002, 949, 153-162. Miragorskaya, O .; A. Kozmin, Y .; P. Titov, M .; I. Korner, R .; , Sonsen, C.I. P. And Roepstorff, P .; Rapid Commun. Mass Spectrom. 2000, 14, 1226-1232. Stewart, I .; I. Thomson, T; Figeys, D .; Rapid Commun. Mass Spectrom. 2001, 15, 2456-2465. Yao, X .; Freas, A; Ramirez, J .; Demirev, P .; A. Fenselau, C .; Anal. Chem. 2001, 73, 2836-2842. Peters, E .; C. Horn, E .; C. Tully, D .; C. And Block, A .; Rapid Commun. Mass Spectrom. 2001, 15, 2387-2392. Muenchbach, M .; , Quadroni, M .; Miotto, G .; And James, P .; Anal. Chem. 2000, 72, 4047-4057; Chakraborty, A; Regnier, F .; E. J. et al. Chrom. A 2002, 949, 173-184. Geng, M .; Ji, J .; Regnier, F .; E. . J. et al. Chrom. A 2000, 870, 295-313. Ji, J .; Chakraborty, A .; Geng, M .; Zhang, X .; Amini, A .; Bina, M .; Regnier, F .; J. et al. Chrom. B 2000, 745, 197-210. Goodlett, D .; R. Keller, A .; Watts, J .; D. Newt, R .; Yi, E .; C. Purvine, S .; Eng, J .; , Von Haller, P .; Aebersold, R .; And Kolker, E .; Rapid Commun. Mass Spectrom. 2001, 15, 1214-1221. Liu, P; Regnier, F .; E. J. et al. Proteome Res. 2002, 1, 443-450]. More recently, two groups have described covalent solid phase cysteine capture methods for mixture simplification [Zhou, H. et al. Ranish, J .; A. Watts, J .; D. Aebersold, R .; Nature Biotechnol. 2002, 20, 512-515. Qiu, Y; Sousa, E .; A. Hewick, R .; M.M. Wang, J .; H. Anal. Chem. 2002, 74, 4969-4979]. Several non-isotopic labeling methods using structure labeling [Cagney, G. et al. , Emili, A .; Nature Biotechnol. 2002, 20, 163-170. Beardsley, R .; L. , And Reilly, J. et al. P. J. et al. Proteome. Res. 2003, 2, 15-21], as well as methods for performing differential quantification by comparing the abundance of MS ions separated by chromatography between a sample of interest and a control [Bondarenko, P. V. , Cheleus, D .; And Shaler, T .; A. Anal. Chem. 2002, 74, 4741-4749. Cheleus, D .; Bondarenko. P. V. J. et al. Proteome Res. 2002, 1, 317-323]. A number of reviews compare the relative advantages and limitations of these several methods [Mosley, M., et al. A. Trends in Biotechnol. 2001, 19, S10-S16. Patton, W .; F. , Schuleenberg, B .; And Steinberg, T .; H. Curr. Opin. Biotechnol. 2002, 13, 321-328. Turecek, F .; J. et al. Mass Spectrom. 2002, 37, 1-14. Regnier, F .; E. Riggs, L .; Zhang, R .; Xiong, L .; Liu, P .; Chakraborty, A .; Seeley, E .; Sima, C .; Thompson, R .; A. J. et al. Mass Spectrom. 2002, 37, 133-145].

タンパク質の2つの主要な翻訳後修飾(PTM′s)はリン酸化とグリコシル化である。これらのうちで、タンパク質の可逆的リン酸化反応は、細胞の中で起こる最も重要なPTMと位置づけられる。通常、リン酸化タンパク質/リン酸化ペプチドを富化するために、それらの検出及び続く詳細な特性決定に先立ち、2つの方法が用いられる。(i)免疫沈降法;[Gronborg,M.,Kristiansen,T.Z.,Stensballe,A.,Andersen,J.S.,Ohara,O.,Mann,M.,Jensen,O.N.及びPandey,A.Mol.Cell.Proteomics.2002,1,517−527]及び(ii)固定化金属イオンアフィニティークロマトグラフィー(IMAC);[Posewitz,M.C.及びTempst,P.Anal.Chem.1999,71,2883−2892,Ficarro,Scott B.;McCleland,Mark L.;Stukenberg,P.Todd;Burke,Daniel J.;Ross,Mark M.;Shabanowitz,Jeffrey;Hunt,Donald F.;White,Forest M.Nat Biotechnol.2002,20,301−305]が存在する。   The two major post-translational modifications (PTM's) of proteins are phosphorylation and glycosylation. Of these, reversible phosphorylation of proteins is positioned as the most important PTM that occurs in cells. Usually, two methods are used to enrich for phosphorylated proteins / phosphopeptides prior to their detection and subsequent detailed characterization. (I) Immunoprecipitation method; [Gronberg, M .; , Kristiansen, T .; Z. , Tensvalle, A .; , Andersen, J .; S. Ohara, O .; Mann, M .; Jensen, O .; N. And Pandey, A .; Mol. Cell. Proteomics. 2002, 1, 517-527] and (ii) immobilized metal ion affinity chromatography (IMAC); [Posewitz, M .; C. And Tempst, P .; Anal. Chem. 1999, 71, 2883-2892, Ficarro, Scott B. et al. McCleland, Mark L .; Stukenberg, P .; Todd; Burke, Daniel J. et al. Ross, Mark M .; Shabanowitz, Jeffrey; Hunt, Donald F .; White, Forest M .; Nat Biotechnol. 2002, 20, 301-305].

2Dゲル又は1D SDS−PAGEにより分離されるタンパク質は、インビボもしくはin vitroにおいて32P標識を利用するオートラジオグラフィー又は保存ホスホイメージングによって[Ji H,Baldwin GS,Burgess AW,Moritz RL,Ward LD及びSimpson RJ.J Biol Chem 1993,268,13396−13405.;Boyle W.J.,Geer Van der P.及びHunter T.Methods Enzymol.1991,201,110−149.;Yan J.X.,Packer N.H.,Gooley A.A.及びWilliams K.L.J.Chromatogr.1998,808,23−41]、又はリン酸化されているタンパク質を検出するための抗体を用いたウェスタンブロッティングにより検出する段階、ができる。歴史的には、32P標識されたペプチドの配列解析はエドマン分解によって実施される[Wettenhall,R.E.,Aebersold,R.H.,及びHood,L.E.Methods Enzymol 1991,201,186−99]。しかし、この方法は、通常、リン酸化部位の指標となる放射活性の喪失とペプチドのアミノ酸配列とを相関させるために、該タンパク質配列に関する事前の知識が必要であり、また、所定の部位におけるリン酸化が化学量論的に低い場合[Katze,M.G.,Kwieciszewski,B.,Goodlett,D.R.,Blakely,C.M.,Nedderman,P.,Tan,S−L,Aebersold,R.Virology.2000,278,501−513]、又は同一のタンパク質に複数の異なるリン酸化形態が存在する場合[Storm,S.M.,及びKhawaja,X.Z.Brain.Res.Mol.Brain.Res.1999,71,50−60]、それらにより妨害され得る。 Proteins separated by 2D gels or 1D SDS-PAGE can be obtained by autoradiography or conserved phosphoimaging using 32 P labeling in vivo or in vitro [Ji H, Baldwin GS, Burgess AW, Moritz RL, Ward LD and Simpson. RJ. J Biol Chem 1993, 268, 13396-13405. Boyle W .; J. et al. , Geer Van der P. And Hunter T. Methods Enzymol. 1991, 201, 110-149. Yan J .; X. , Packer N. H. , Gory A. A. And Williams K.K. L. J. et al. Chromatogr. 1998, 808, 23-41], or detection by Western blotting using antibodies to detect phosphorylated proteins. Historically, sequence analysis of 32 P-labeled peptides is performed by Edman degradation [Wetttenhall, R .; E. Aebersold, R .; H. , And Hood, L .; E. Methods Enzymol 1991, 201, 186-99]. However, this method usually requires prior knowledge of the protein sequence in order to correlate the loss of radioactivity, which is an indicator of the phosphorylation site, with the amino acid sequence of the peptide, and the phosphorylation at a given site. When oxidation is stoichiometrically low [Katze, M .; G. Kwieczezewski, B .; , Goodlett, D .; R. Blakely, C .; M.M. , Nedderman, P .; Tan, SL, Abersold, R .; Virology. 2000, 278, 501-513], or when there are multiple different phosphorylated forms of the same protein [Storm, S .; M.M. , And Kawaja, X. Z. Brain. Res. Mol. Brain. Res. 1999, 71, 50-60], which can be disturbed.

より最近では、タンパク質リン酸化の分析のために質量分析が特に有用であることが示されている[Neubauer,G.及びMann,M.Anal Chem 1999,71,235−242]。しかし、リン酸化ペプチドの質量分光分析は、陽イオンMS分析モードにおけるイオン化効率の低さ[Liao P.C.,Leykam J.,Andrews P.C.,Cage D.A.及びAllison J.Anal.Biochem.1994,219,9−20]と、1回の実験工程の間に同定(ネガティブモード)及び特性決定(ポジティブモード)の両方を可能にするためイオン化極性を迅速に変換する際に直面する困難さ[Janek K.,Wenschuh H.,Bienert M.,及びKrause E.Rapid Commun.Mass Spectrom.2001,15,1593−1599.;Ma Y.,Lu Y.,Mo W.,及びNeubert T.A..Rapid Commun.Mass Spectrom.2001,15,1693−1700]から、未修飾ペプチドに対する分析と比較してより複雑である。また、ホスホセリン−及びホスホスレオニン−含有ペプチドは、ESI及びMALDIイオン化の際、並びに、低エネルギーCIDの際に、リン酸(HPO)の脱離が起こりやすい。 More recently, mass spectrometry has been shown to be particularly useful for the analysis of protein phosphorylation [Neubauer, G. et al. And Mann, M .; Anal Chem 1999, 71, 235-242]. However, mass spectrometric analysis of phosphorylated peptides has shown that ionization efficiency is low in the cation MS analysis mode [Liao P. et al. C. Leykam J .; , Andrews P.M. C. , Cage D. A. And Allison J. et al. Anal. Biochem. 1994, 219, 9-20] and the difficulties encountered in rapidly changing ionization polarity to allow both identification (negative mode) and characterization (positive mode) during a single experimental step. [Janek K. Wenschuh H .; , Bienert M. et al. , And Krause E. Rapid Commun. Mass Spectrom. 2001, 15, 1593-1599. Ma Y. , Lu Y. Mo W .; , And Neubert T. A. . Rapid Commun. Mass Spectrom. 2001, 15, 1693-1700], which is more complex than the analysis for unmodified peptides. In addition, phosphoserine- and phosphothreonine-containing peptides are prone to detachment of phosphoric acid (H 3 PO 4 ) during ESI and MALDI ionization and during low energy CID.

陽イオンモードにおけるリン酸化ペプチドのイオン化抑制に伴う困難性を回避するために幾つかの方法が存在する。イオン化を抑制する過剰量の未修飾ペプチドを減少させるために、サンプルを、上記のように、リン酸化ペプチドについて富化することができる。しかし、リン酸化ペプチドの分析におけるシグナルの低下を克服するためになされる試みにもかかわらず、タンデム質量分析によるリン酸化部位の同定を試みる際に、リン酸側鎖の不安定性から依然として制約が存在する。単純な解決法は、リン酸化ペプチドの分析を、アルカリホスファターゼを用いて処理したサンプルと用いなかったサンプルの並行分析により、リン酸化ペプチドの分析を行うことである[Larsen,M.R.,Sorensen,G.L.,Fey,S.J.,Larsen,P.M.及びRoepstorff,P.Proteomics,2001,1,223−238]。また、リン酸化ペプチドの同定は、m/z 79(PO )及びm/z 89(HPO )において特徴的なリン酸特異的プロダクトイオンをモニタリングする、プリカーサーイオンスキャンモード、続く陰イオンモードにおけるリン酸化ペプチドの衝突誘起解離(CID)によるか、又は陽イオン中性脱離スキャンモードにおけるHPO(98Da)又はHPO(80Da)の脱離をモニタリングすることによっても行うことができる[Carr S.A.,Huddleston M.J.及びAnnan R.S.Anal.Biochem.1996,239,180−192.;Schlosser A.,Pipkorn R.,Bossemeyer D.及びLehmann W.D.Anal.Chem.2001,73,170−176]。 There are several ways to avoid the difficulties associated with suppressing ionization of phosphorylated peptides in the positive ion mode. To reduce excess amounts of unmodified peptide that suppress ionization, the sample can be enriched for phosphorylated peptides as described above. However, despite attempts made to overcome the loss of signal in the analysis of phosphorylated peptides, there are still limitations due to phosphate side chain instability when attempting to identify phosphorylation sites by tandem mass spectrometry To do. A simple solution is to perform analysis of phosphorylated peptides by parallel analysis of samples treated with and without alkaline phosphatase [Larsen, M., et al. R. Sorensen, G .; L. , Fey, S .; J. et al. Larsen, P .; M.M. And Roepstorff, P .; Proteomics, 2001, 1, 223-238]. In addition, the identification of phosphorylated peptides is followed by a precursor ion scan mode that monitors the characteristic phosphate-specific product ions at m / z 79 (PO 3 ) and m / z 89 (H 2 PO 4 ). By collision-induced dissociation (CID) of phosphorylated peptides in negative ion mode or by monitoring the desorption of H 3 PO 4 (98 Da) or HPO 3 (80 Da) in cation neutral desorption scan mode [Carr S. A. , Huddleston M .; J. et al. And Anna R.R. S. Anal. Biochem. 1996, 239, 180-192. Schlosser A .; , Pipkorn R. Bossemeyer D. And Lehmann W. et al. D. Anal. Chem. 2001, 73, 170-176].

無傷のリン酸化ペプチドについてのプロダクトイオンスキャンモードMS/MSは、ペプチド骨格の切断により形成されるb−及びy−型フラグメントが、リン酸化されているアミノ酸残基の特異的位置に関する情報を含み得るので、ペプチド内のリン酸の正確な位置を特性決定するために用いることができる場合がある。しかし、上記した通り、この方法は、長時間の気相における脱リン酸、並びにホスホセリン及びホスホスレオニンからのリン酸(HPO、98Da)の除去により妨害されることが多く、これにより、修飾位置の正確な把握が困難となる。しかし、リン酸化チロシン側鎖は、アリールリン酸修飾による相対的に高い安定性を有することから、MS及びMS/MS条件下において比較的安定であり、したがって、リン酸化チロシン残基の位置は、243Daの2連続フラグメントイオン間の質量の差により、容易に判定することができる。実際、216.043Daにおいて特徴的なリン酸化チロシンの「レポーター」インモニウムイオンが、リン酸化チロシンを含有するペプチドの選択的同定のための陽イオンモードMS/MSのプリカーサーイオン実験において使用されている[Steen H.,Kuster B.,Fernandez M.,Pandey A.,及びMann M.2001.Anal.Chem.73:1440−1448]。 Product ion scan mode MS / MS for intact phosphopeptides may contain information about the specific position of the amino acid residue in which the b- and y-type fragments formed by cleavage of the peptide backbone are phosphorylated As such, the exact position of the phosphate within the peptide may be used to characterize it. However, as noted above, this method is often hampered by long-term dephosphorylation in the gas phase and removal of phosphoric acid (H 3 PO 4 , 98 Da) from phosphoserine and phosphothreonine, thereby It is difficult to accurately grasp the modification position. However, the phosphorylated tyrosine side chain is relatively stable under MS and MS / MS conditions because it has a relatively high stability due to aryl phosphate modification, thus the position of the phosphorylated tyrosine residue is 243 Da. It can be easily determined by the difference in mass between two consecutive fragment ions. In fact, the phosphotyrosine “reporter” immonium ion, which is characteristic at 216.043 Da, has been used in positive ion mode MS / MS precursor ion experiments for the selective identification of peptides containing phosphotyrosine. [Steen H. Kuster B. , Fernandez M .; , Pandey A. , And Mann M.M. 2001. Anal. Chem. 73: 1440-1448].

MS/MS中のホスホセリン及びホスホスレオニン側鎖の不安定性を克服するための一般的方法は、リン酸基と、より安定な、酸性度の低い側鎖官能基を置換することである。このことは、デヒドロアラニン又はデヒドロアミノ酪酸基がそれぞれ得られるような強アルカリ条件下における、ホスホセリン及びホスホスレオニン残基のβ−除去により達成し得る。それに続く求核試薬のMichael付加によって、質量分光分析の前に予めリン酸化されているセリン又はスレオニン残基を誘導体化するための単純な方法が可能となる[Weckwerth,W.,Willmitzer,L.及びFiehn,O.Rapid Commun.Mass Spectrom.2000,14,1677−1681.;Molloy,M.P.及びAndrews,P.C.Anal.Chem.2001,73,5387−5394.;Li,W.,Boykins,R.A.,Backlund,P.S.,Wang,G.及びChen,H−C.Anal.Chem.2002 74,5701−5710.;Steen,H.及びMann,M.J.Am.Soc.Mass Spectrom.2002,13,996−1003]。この方法はまた、アフィニティー「タグ」の取り込みに使用することができ、これにより誘導体化ペプチドをそれらの分析前に富化させることを可能にし[Adamczyk,M.,Gebler,J.C.及びWu,J.Rapid Commun MassSpectrom.2001,15,1481−1488.;Oda,Y.,Nagasu,T.及びChait,B.T.Nature Biotechnol.2001,19,379−382]、さらに、同位体標識と組合せた時に、2つの異なるサンプルのセットの間に観察されるリン酸化反応の度合を定量するために使用することができる[Goshe M.B.,Conrads,T.P.,Panisko,E.A.,Angell,N.H.,Veenstra,T.D.及びSmith,R.D.Anal Chem.2001,73,2578−2586.;Goshe,M.B.,Veenstra,T.D.,Panisko,E.A.,Conrads,T.P.,Angell,N.H.及びSmith,R.D.Anal.Chem,2002,74,607−616.;Adamczyk,M;Gebler,J.C.及びWu,J.Rapid Commun.Mass Spectrom.2002,16,999−1001]。   A common method to overcome the instability of phosphoserine and phosphothreonine side chains in MS / MS is to replace the phosphate group with a more stable, less acidic side chain functional group. This can be achieved by β-removal of phosphoserine and phosphothreonine residues under strongly alkaline conditions such that dehydroalanine or dehydroaminobutyric acid groups are obtained, respectively. Subsequent Michael addition of the nucleophile allows a simple method to derivatize serine or threonine residues that have been previously phosphorylated prior to mass spectrometric analysis [Weckwerth, W. et al. , Willmitzer, L .; And Fiehn, O .; Rapid Commun. Mass Spectrom. 2000, 14, 1677-1681. Molloy, M .; P. And Andrews, P .; C. Anal. Chem. 2001, 73, 5387-5394. Li, W .; Boykins, R .; A. Bucklund, P .; S. , Wang, G .; And Chen, HC. Anal. Chem. 2002 74, 5701-5710. Steen, H .; And Mann, M .; J. et al. Am. Soc. Mass Spectrom. 2002, 13, 996-1003]. This method can also be used for incorporation of affinity “tags”, which allows derivatized peptides to be enriched prior to their analysis [Adamczzy, M. et al. Gebler, J .; C. And Wu, J .; Rapid Commun Mass Spectrom. 2001, 15, 1481-1488. Oda, Y .; Nagasu, T .; And Chait, B .; T.A. Nature Biotechnol. 2001, 19, 379-382] and can be used to quantify the degree of phosphorylation observed between two different sets of samples when combined with isotope labeling [Goshe M. et al. B. Conrads, T .; P. Panisko, E .; A. , Angel, N .; H. Venstra, T .; D. And Smith, R .; D. Anal Chem. 2001, 73, 2578-2586. Goshe, M .; B. Venstra, T .; D. Panisko, E .; A. Conrads, T .; P. , Angel, N .; H. And Smith, R .; D. Anal. Chem, 2002, 74, 607-616. Adamczyk, M; Gebler, J .; C. And Wu, J .; Rapid Commun. Mass Spectrom. 2002, 16, 999-1001].

β−除去はO−ホスホ結合及びO−グリコシド結合の双方に対し同程度の影響を与えることに留意されたい。したがって、β−除去法は、セリン及びスレオニン残基のO−結合翻訳後修飾を識別し得ない。   Note that β-removal has a similar effect on both O-phospho linkages and O-glycoside linkages. Therefore, the β-removal method cannot discriminate O-linked post-translational modifications of serine and threonine residues.

ホスホプロテオーム解析のための他の化学的方法(ホスホチロシン含有ペプチド並びにホスホセリン残基及びホスホスレオニン残基を含有するペプチドに対しても適用可能)については最近の記載がある[Zhou,H.,Watts,J.D.及びAebersold,R.Nature Biotechnol 2001,19,375−378]。定量的ホスホプロテオーム解析の最近の概説については以下を参照されたい[Mann,M.,Ong,S−E.,Gronborg,M.,Steen,H.,Jensen,O.N.及びPandey,A.Trends Biotechnol.2002,20,261−268]。   Other chemical methods for phosphoproteome analysis (also applicable to phosphotyrosine-containing peptides and peptides containing phosphoserine and phosphothreonine residues) have been described recently [Zhou, H. et al. Watts, J .; D. And Aebersold, R .; Nature Biotechnol 2001, 19, 375-378]. For a recent review of quantitative phosphoproteome analysis see [Mann, M. et al. , Ong, S-E. Gronberg, M .; Stein, H .; Jensen, O .; N. And Pandey, A .; Trends Biotechnol. 2002, 20, 261-268].

タンパク質−タンパク質相互作用の測定は、細胞シグナル伝達及びタンパク質トラフィッキングに関わる複雑な経路を理解することを目的とする集積的生物学研究における重要な態様である。すでに、酵母中の公知のタンパク質−タンパク質相互作用の大部分[Bader,G.D.及びHogue,C.W.V.Nature Biotechnol.2002,20,991−997]は、ゲノムスケールの酵母ツーハイブリッドアッセイによって同定されており[Uetz,P.ら Nature 2000,403,623−627.;Ito,T.,Chiba,T.,Ozawa,R.,Yoshida,M.,Hattori,M.及びSakaki,Y.Proc.Natl.Acad.Sci.USA,2001,98,4569−4574.;Legrain,P.Nature.Biotechnol.2002,20,128−129]、また、(i)アフィニティータグを付けた組換えタンパク質を用いた共沈殿[Gavin,A−C.ら Nature 2002,415,141−147.;Ho,Y.ら Nature.2002,415,180−183]、(ii)構成要素タンパク質中のひとつに対する抗体を用いた「プルダウン」技法、(iii)タンパク質−アフニティー−相互作用(例えば、組換えグルタチオンS−トランスフェラーゼ(GST)−融合タンパク質及びグルタチオン−アフィニティークロトグラフィーの使用)、又は(iv)無傷の複数タンパク質複合体の単離(例えば、核膜孔複合体、リボソーム複合体、及びスプライセオソーム)等の直接的アフィニティー捕捉法により同定されている。これらの後者の方法は、タンパク質同定のための質量分析と組合せて、細胞マッピングプロテオミクスのための主要な方法を構成し、この細胞マッピングプロテオミクスは、所定の細胞内におけるすべてのタンパク質−タンパク質相互作用(空間的及び時間的相互作用)を説明することを目的とする[Blackstock,W.P.及びWeir,M.P.Trends Biotechnol.1999,17,121−127]。しかし、これらの物理学的方法によって検出される相互作用は、生物学的意義を有しない多数の非特異的相互作用を含み得る[Bader,G.D.及びHogue,C.W.V.Nature Biotechnol.2002,20,991−997]。   Measurement of protein-protein interactions is an important aspect in integrated biological research aimed at understanding the complex pathways involved in cell signaling and protein trafficking. Already, most of the known protein-protein interactions in yeast [Bader, G. et al. D. And Hogue, C.I. W. V. Nature Biotechnol. 2002, 20, 991-997] have been identified by a genome-scale yeast two-hybrid assay [Uetz, P. et al. Et al. Nature 2000, 403, 623-627. Ito, T .; , Chiba, T .; Ozawa, R .; Yoshida, M .; , Hattori, M .; And Sakaki, Y. et al. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 2001, 98, 4569-4574. Legrain, P .; Nature. Biotechnol. 2002, 20, 128-129], and (i) coprecipitation with recombinant proteins tagged with affinity tags [Gavin, AC. Nature 2002, 415, 141-147. Ho, Y .; Et al. Nature. 2002, 415, 180-183], (ii) “pull-down” techniques using antibodies to one of the constituent proteins, (iii) protein-affinity-interaction (eg, recombinant glutathione S-transferase (GST) — Direct affinity capture methods such as fusion proteins and glutathione-affinity chromatography), or (iv) isolation of intact multiple protein complexes (eg, nuclear pore complex, ribosome complex, and spliceosome) Has been identified. These latter methods, in combination with mass spectrometry for protein identification, constitute a major method for cell mapping proteomics, which is a function of all protein-protein interactions within a given cell ( The purpose is to explain (spatial and temporal interactions) [Blackstock, W. et al. P. And Weir, M .; P. Trends Biotechnol. 1999, 17, 121-127]. However, the interactions detected by these physical methods can include a number of non-specific interactions that have no biological significance [Bader, G. et al. D. And Hogue, C.I. W. V. Nature Biotechnol. 2002, 20, 991-997].

架橋形成を組合せた質量分析[Rappsilber,J.,Siniossoglou,S.,Hurt,E.C.,及びMann,M.Anal.Chem.2000,72,267−275]、又は水素/重水素交換を組合せた質量分析[Yamada,N.,Suzuki,E.,及びHirayama,K.Rapid Commun.Mass Spectrom.2002,16,293−299]は、タンパク質及びタンパク質複合体の三次元構造についての迅速な低解像評価に使用することができる。架橋形成には、通常、単離されたタンパク質複合体の化学的架橋形成[Uy,R.及びWold,F.,1977,In:”Protein Cross−linking”(Friedman,M.編),Plenum,New York.;Fancy,D.A.Current Opin.Chem.Biol.2000,4,28−33]又は光化学的架橋形成[Chowdhry,V.及びWestheimer,F.H.,Annu.Rev.Biochem.1979,48,293−325.;Fancy,D.A.及びKodadek,T.Proc.Natl.Acad.Sci.USA 1999,96,6020−6024]、次いで、結果として、隣接する領域の調べるタンパク質同士が近くに位置するための得られたペプチド混合物のタンパク質分解消化並びにMS及び/又はMS/MS分析が含まれる。しかし、架橋タンパク質の消化に次いで生じるペプチド種の数の多さが、架橋ペプチドの迅速かつ明確な同定を行うことを困難にしていることが多い。多くの異なるグループが、この制約を部分的に克服するための方法を開発してきた。該方法は、チオールを切断し得る架橋剤による予めの還元[Bennett,K.L.,Kussmann,M.,Bjork,P.,Godzwon,M.,Mikkelsen,M.,Sorensen,P.及びRoepstorff,P.Prorein Sci.2000,9,1503−1518]、同位体標識手法の利用[Chen,X.,Chen,Y.H.,及びAnderson,V.E.Anal.Biochem 1999,273,192−203.;Pearson,K.M.,Panell,L.K.及びFales,H.M.Rapid Commun.Mass Spectrom.2002,16,149−159.;Muller,D.R.,Schindler,P.,Towbin,H.,Wirth,U.,Voshol,H.,Hoving,S.,及びSteinmetz,M.O.Anal.Chem.2001,73,1927−1934.;Back,J.W.,Notenboom,V.,de Koning,L.J.,Muijsers,A.O.,Sixma,T.K.,de Koster,C.G.,及びde Jong,L.Anal.Chem.2002,74,4417−4422.;Taverner,T.,Hall,N.E.,O‘Hair,R.A.J.及びSimpson,R.J.J.Biol.Chem.2002,277,46487−46492]、又は架橋剤自体への不安定なMS/MS「タグ」の取り込み[Back,J.W.,Hartog,A.F.,Dekker,H.L.,Muijsers,A.O.,de Koning,L.J.及びde Jong,L.J.Am.Soc.Mass Spectrom.2001,12,222−227]、等による。   Mass spectrometry combined with cross-linking [Rappsilber, J. et al. Siniossoglou, S .; , Hurt, E .; C. , And Mann, M .; Anal. Chem. 2000, 72, 267-275], or mass spectrometry combined with hydrogen / deuterium exchange [Yamada, N .; , Suzuki, E .; , And Hirayama, K .; Rapid Commun. Mass Spectrom. 2002, 16, 293-299] can be used for rapid low-resolution evaluation of the three-dimensional structure of proteins and protein complexes. Cross-linking usually involves chemical cross-linking of isolated protein complexes [Uy, R .; And Wald, F .; 1977, In: “Protein Cross-linking” (Friedman, M. Ed.), Plenum, New York. Fancy, D .; A. Current Opin. Chem. Biol. 2000, 4, 28-33] or photochemical cross-linking [Chowdhry, V .; And Westheimer, F .; H. , Annu. Rev. Biochem. 1979, 48, 293-325. Fancy, D .; A. And Kodadek, T .; Proc. Natl. Acad. Sci. USA 1999, 96, 6020-6024], which then includes proteolytic digestion and MS and / or MS / MS analysis of the resulting peptide mixture to bring adjacent regions of the examined protein close together . However, the high number of peptide species that occurs following digestion of cross-linked proteins often makes it difficult to quickly and unambiguously identify cross-linked peptides. Many different groups have developed methods to partially overcome this limitation. The method involves prior reduction with a cross-linking agent capable of cleaving thiols [Bennett, K. et al. L. Kussmann, M .; Bjork, P .; , Godzwon, M .; Mikkelsen, M .; Sorensen, P .; And Roepstorff, P .; Prorein Sci. 2000, 9, 1503-1518], use of isotope labeling techniques [Chen, X. et al. Chen, Y .; H. , And Anderson, V .; E. Anal. Biochem 1999, 273, 192-203. Pearson, K .; M.M. Panell, L .; K. And Fales, H .; M.M. Rapid Commun. Mass Spectrom. 2002, 16, 149-159. Muller, D .; R. Schindler, P .; Towbin, H .; , Wirth, U.S. , Voshol, H .; , Hoving, S .; , And Steinmetz, M .; O. Anal. Chem. 2001, 73, 1927-1934. Back, J .; W. , Notenboom, V .; , De Koning, L. J. et al. , Muijsers, A .; O. , Sixma, T .; K. , De Koster, C.I. G. , And de Jong, L. Anal. Chem. 2002, 74, 4417-4422. Taberner, T .; Hall, N .; E. , O'Hair, R. A. J. et al. And Simpson, R .; J. et al. J. et al. Biol. Chem. 2002, 277, 46487-46492], or incorporation of unstable MS / MS “tags” into the crosslinker itself [Back, J. et al. W. , Hartog, A .; F. Dekker, H .; L. , Muijsers, A .; O. , De Koning, L. J. et al. And de Jong, L .; J. et al. Am. Soc. Mass Spectrom. 2001, 12, 222-227], etc.

示差同位体「サイン」の取り込みに基づく選択的同定及び示差定量のための上記方法の全てがペプチド同定のための一般的な方法に依存していることを認識することは重要である。すなわち、対象であるペプチドイオンの同位体サインは、その無傷のプリカーサーイオンの質量分析により検出される。したがって、この方法の限界は以下の時に生じる。(i)対象のイオンの存在量が少ない時(すなわち、そのスペクトルにおいて存在する化学的ノイズのレベルに近い、もしくはそれ以下である時)[Krutchinsky,A.N.及びChait,B.T.J.Am.Soc.Mass Spectrom.2002,13,129−134]、(ii)異なる標識をした存在量の少ないペプチドの質量が、混合物中の、存在量のより多い他のペプチドの質量と重なり合う時、(iii)異なる標識をした「重」及び「軽」ペプチドの分離がペプチド混合物のクロマトグラフィー画分において生じる時[Zhang,R.;Sioma,C.S.;Wang,S.;Regnier,F.E.Anal.Chem.2001,73,5142−5149,Zhang,R.,Sioma,C.S.;Thompson,R.A.;Xiong,L.;Regnier,F.E.Anal.Chem.2002,4,3662−3669.;Zhang,R.及びRegnier,F.E.J.Proteome Res.2002,1,139−147]、又は(iv)質量分析装置が、2種類に標識した成分を適当に分離するのに充分な解像度を有しておらず、それにより、それらの検出ができない時。   It is important to recognize that all of the above methods for selective identification and differential quantification based on the incorporation of the differential isotope “signature” depend on general methods for peptide identification. That is, the isotope signature of the peptide ion of interest is detected by mass spectrometry of its intact precursor ion. Therefore, the limitations of this method occur when: (I) When the abundance of ions of interest is low (ie, close to or below the level of chemical noise present in the spectrum) [Kruchinsky, A .; N. And Chait, B .; T.A. J. et al. Am. Soc. Mass Spectrom. 2002, 13, 129-134], (ii) when the mass of a less abundant peptide with a different label overlaps with the mass of other abundant peptides in the mixture, (iii) with a different label When separation of “heavy” and “light” peptides occurs in the chromatographic fraction of the peptide mixture [Zhang, R .; Sima, C .; S. Wang, S .; Regnier, F .; E. Anal. Chem. 2001, 73, 5142-5149, Zhang, R .; , Sima, C .; S. Thompson, R .; A. Xiong, L .; Regnier, F .; E. Anal. Chem. 2002, 4, 3661-3669. Zhang, R .; And Regnier, F .; E. J. et al. Proteome Res. 2002, 1, 139-147], or (iv) when the mass spectrometer does not have sufficient resolution to adequately separate the two labeled components so that they cannot be detected .

タンデム質量分析(MS/MS)解離法[McLuckey,S.A.及びGoeringer,D.E.J.Mass Spectrom.1997,32,461−474](それによって、対象となるプリカーサーイオンの質量が選択され、衝突誘起解離(CID)を介するフラグメント化に供し、次に、得られたプロダクトイオンの質量を、ペプチドのアミノ酸配列に関する構造的情報を導き出すために、又は翻訳後修飾の存在及び位置を示すために分析される)を使用することにより、上記した限界の少なくとも幾つかを対処することができる。選択したプリカーサーイオンに対するものと異なるm/Z値におけるプロダクトイオンの形成に伴う化学的ノイズの減少によって、さもなければマススペクトル中で明らかでない存在量の少ないイオンがMS/MS法により首尾よく検出及び分析され得る。実際、プリカーサーイオンMS/MSスキャンモード[Schwartz,J.C.;Wade,A.P.;Enke,C.G.;Cooks,R.G.Anal.Chem.1990,62,1809−1818.;Schlosser A.,Pipkorn R.,Bossemeyer D.,及びLehmann W.D.2001.Anal.Chem.73:170−176.;McClellan,J.E.;Quarmby,S.T.;Yost,R.A.;Anal.Chem.2002,74,5799−5806]におけるタンデム質量分析の操作、又は中性脱離(neutral loss)MS/MSスキャンモード[Schwartz,J.C.;Wade,A.P.;Enke,C.G.;Cooks,R.G.Anal.Chem.1990,62,1809−1818.;Wilm M;Neubauer G;Mann M.Anal.Chem.1996,68,527−33.;McClellan,J.E.;Quarmby,S.T.;Yost,R.A.;Anal.Chem.2002,74,5799−5806]におけるタンデム質量分析の操作は、それにより診断用の低質量プロダクトイオン、又はプリカーサーイオンから質量を与えられることにより補正されるプロダクトイオンを検出するように質量分析装置がセットされるが、それぞれが、従来のMSに基づく検出方法の感度の高さを1〜2桁向上させることが示されている[Wilm M;Neubauer G;Mann M.Anal.Chem.1996,68,527−533]。これらのプリカーサーイオン又は中性脱離スキャンモードを用いることにより、CID MS/MSの際に形成される診断用「サインイオン」の形成を介して、特定の構造的特徴を含むペプチドの存在を示すことができる。これによって、該スキャンモードは、MS系の方法と比較してより大きな特異性をもたらし、混合物中に存在する他のより存在量の多いペプチドと重なり合う存在量の少ないペプチドの問題を克服し得る。   Tandem mass spectrometry (MS / MS) dissociation method [McLuckey, S .; A. And Goeringer, D .; E. J. et al. Mass Spectrom. 1997, 32, 461-474] (by which the mass of the target precursor ion is selected and subjected to fragmentation via collision-induced dissociation (CID)), and then the mass of the resulting product ion is At least some of the limitations described above can be addressed by using structural information to derive structural information about the amino acid sequence or analyzed to indicate the presence and location of post-translational modifications. Reduced chemical noise associated with the formation of product ions at different m / Z values than those for the selected precursor ions would result in successful detection and detection of low abundance ions that would otherwise not be apparent in the mass spectrum. Can be analyzed. In fact, the precursor ion MS / MS scan mode [Schwartz, J. et al. C. Wade, A .; P. Enke, C .; G. Cooks, R .; G. Anal. Chem. 1990, 62, 1809-1818. Schlosser A .; , Pipkorn R. Bossemeyer D. , And Lehmann W. D. 2001. Anal. Chem. 73: 170-176. McClellan, J .; E. Quarmby, S .; T.A. Yost, R .; A. Anal. Chem. 2002, 74, 5799-5806], or the neutral loss MS / MS scan mode [Schwartz, J. et al. C. Wade, A .; P. Enke, C .; G. Cooks, R .; G. Anal. Chem. 1990, 62, 1809-1818. Wilm M; Neubauer G; Mann M .; Anal. Chem. 1996, 68, 527-33. McClellan, J .; E. Quarmby, S .; T.A. Yost, R .; A. Anal. Chem. The operation of tandem mass spectrometry in 2002, 74, 5799-5806] allows the mass spectrometer to detect low mass product ions for diagnosis, or product ions that are corrected by being given mass from precursor ions. Although set, each has been shown to improve the sensitivity of conventional MS-based detection methods by 1-2 orders of magnitude [Wilm M; Neubauer G; Mann M. et al. Anal. Chem. 1996, 68, 527-533]. By using these precursor ions or neutral desorption scan modes, the presence of peptides containing specific structural features is shown through the formation of diagnostic “signature ions” formed during CID MS / MS be able to. This allows the scan mode to provide greater specificity compared to MS-based methods and overcome the problem of low abundance peptides overlapping with other more abundant peptides present in the mixture.

しかし、MS/MSに基づく方法の限界の一つは、対象のプロダクトイオン又は中性脱離を生じさせるフラグメント化が、通常、多くの解離チャンネルの一つに過ぎず、それによってスペクトルは「希釈」され、感度を限定し、続くスペクトルの解釈を複雑にし得ることである。さらに、示差タンパク質発現の定量のためのMS/MS法については記載されていない。 However, one of the limitations of MS / MS-based methods is that fragmentation that gives rise to product ions of interest or neutral desorption is usually only one of many dissociation channels, whereby the spectrum is “diluted”. Can limit sensitivity and complicate subsequent spectral interpretation. Furthermore, no MS / MS method for quantification of differential protein expression is described.

本発明者らは特定の構造的特徴(例えば、選択されたアミノ酸の側鎖、もしくは翻訳後修飾や架橋剤を含むそれらの側鎖)を有する選択されたアミノ酸、ペプチド又はタンパク質の固定電荷誘導体化を含んでなる、タンパク質の同定、示差定量、及び翻訳後修飾状態と架橋の分析のための新規な方法を開発した。その方法は、好ましい実施形態では、上記されたMS及びMS/MSの全ての制約を解決することが可能であり、MSに基づく既存の各種の方法に関する重要な複数の要求である、選択性及び感度の向上が期待される。   We have fixed charge derivatization of selected amino acids, peptides or proteins with specific structural features (eg, side chains of selected amino acids, or those side chains including post-translational modifications and crosslinkers) A novel method has been developed for protein identification, differential quantification, and analysis of post-translational modification states and crosslinking, comprising The method, in a preferred embodiment, is capable of solving all the MS and MS / MS limitations described above, and is a key requirement for various existing methods based on MS, selectivity and An improvement in sensitivity is expected.

質量分析のための誘導体化の方法は一般的であり、これまでに概説されている[Knapp,D.R.Methods Enzymology 1990,193、314−329.;Anderegg,R.J.MassSpectrom.Rev.1988,7,395−424.;Roth,K.D.W.,Huang,Z−H.,Sadagopan N,及びWatson J.T.MassSpectrom.Rev.1998,17,255−274.;Sadagopan,N.及びWatson J.T.J.Am.Soc.Mass.Spectrom.2001,12,399−409.;Jones,M.B.,Jeffrey,W.A.,Hansen,H.F.,Pappin,D.J.C.Rapid Commun.Mass Spectrom.1994,8,737−42.;Spengler,B.,Luetzenkirchen,F.,Metzger,S.,Chaurand,P.,Kaufmann,R.,Jeffery,W.,Bartlet−Jones,M.及びPappin,D.J.C.Int.J Mass Spectrom.Ion Proc.1997,169/170,127−140;Keogh,T.,Lacey,M.P.,及びYoungquist,R.S.Rapid.Commum.MassSpectrom.2000,14,2348]。   Derivatization methods for mass spectrometry are common and have been reviewed previously [Knapp, D. et al. R. Methods Enzymology 1990, 193, 314-329. Anderegg, R .; J. et al. Mass Spectrom. Rev. 1988, 7, 395-424. Roth, K .; D. W. , Huang, ZH. , Sadagopan N, and Watson J. et al. T.A. Mass Spectrom. Rev. 1998, 17, 255-274. Sadagopan, N .; And Watson J. et al. T.A. J. et al. Am. Soc. Mass. Spectrom. 2001, 12, 399-409. Jones, M .; B. Jeffrey, W .; A. Hansen, H .; F. , Pappin, D.M. J. et al. C. Rapid Commun. Mass Spectrom. 1994, 8, 737-42. Spengler, B .; Luetzenkirchen, F .; Metzger, S .; , Chaurand, P .; Kaufmann, R .; Jeffery, W .; Bartlet-Jones, M .; And Pappin, D .; J. et al. C. Int. J Mass Spectrom. Ion Proc. 1997, 169/170, 127-140; , Lacey, M .; P. , And Youngquist, R .; S. Rapid. Commum. Mass Spectrom. 2000, 14, 2348].

ペプチドの固定電荷誘導体化はタンデム質量分析と連続的に使用され、配列解析への応用のために用いられるが、過去の研究は全て、配列イオンに由来する特定の一連の基本骨格開裂を生成するためのフラグメント化(すなわち配列開裂を最大にすること)に向けて集中してなされていた。そしてN−末端及びC−末端、並びにリジン及びアルギニン側鎖の誘導体化に限定されていた。   Fixed charge derivatization of peptides is used continuously with tandem mass spectrometry and is used for sequence analysis applications, but all previous work produces a specific series of basic backbone cleavages derived from sequence ions To concentrate on fragmentation (ie maximizing sequence cleavage). And it was limited to derivatization of N-terminal and C-terminal and lysine and arginine side chains.

一方、本発明は固定電荷誘導体化の方法に基づき、単一の予測可能なフラグメント化経路に向けた解離を行わせるようにデザインされ、単一の生成物を生成し、その結果、プリカーサーイオンもしくは中性脱離をスキャンする方法によるMS/MSによって、複雑な混合物からそれを選択的に同定することを可能にし、次いでそれをさらなるMS/MS、又は多段階MS/MS(MS)を用いて、又は上記プリカーサーイオン又はプロダクトイオンの「正確な質量タグ」を調べることによるさらなる構造的調査に供して、その特性決定を可能にする[Conrads,T.P.,Anderson,G.A.,Veenstra,T.D.,Pasa−Tolic,L.及びSmith,R.D.Anal.Chem.2000,72,3349−3354.;Goodlet,D.R.,Bruce,J.E.,Anderson,G.A.,Rist,B.,Pasa−Tolic,L.,Fiehn,O.,Smith,R.D.及びAebersold,R.Anal.Chem.2000,72,1112−1118.;Strittmatter,E.F.,Ferguson,P.L.,Tang,K.及びSmith,R.D.J.Am.Soc.Mass Spectrom.2003,14,980−991]。 On the other hand, the present invention is based on a method of fixed charge derivatization and is designed to allow dissociation towards a single predictable fragmentation pathway, producing a single product, resulting in precursor ions or MS / MS with a method of scanning neutral desorption allows it to be selectively identified from complex mixtures, which can then be used with further MS / MS, or multi-stage MS / MS (MS n ) Or subjected to further structural investigation by examining the “exact mass tag” of the precursor ion or product ion to allow its characterization [Conrads, T .; P. , Anderson, G. A. Venstra, T .; D. Pasa-Tolic, L .; And Smith, R .; D. Anal. Chem. 2000, 72, 3349-3354. Goodlet, D .; R. Bruce, J .; E. , Anderson, G. A. Rist, B .; Pasa-Tolic, L .; , Fiehn, O .; Smith, R .; D. And Aebersold, R .; Anal. Chem. 2000, 72, 1112-1118. Strittmatter, E .; F. Ferguson, P .; L. Tang, K .; And Smith, R .; D. J. et al. Am. Soc. Mass Spectrom. 2003, 14, 980-991].

CID MS/MSフラグメント化を行わせるために固定電荷ペプチドイオン誘導体化法を使用する背景にある一般的原理は、メチオニンを含むペプチドの側鎖固定電荷スルホニウムイオン誘導体の選択的同定及び示差定量に関して本明細書中に明示されている(アミノ酸のメチオニン及びシステインの固定電荷スルホニウムイオン誘導体は、側鎖CHSR(Rは置換アルキル基である)の中性脱離を介して限定的にフラグメント化することが観察され[Reid,G.E.,Simpson,R.J.及びO′Hair,R.A.J.J.Am.Soc.Mass Spectrom.2000,11,1047−1060.;O′Hair,R.A.J.及びReid,G.E.Eur.Mass Spectrom.1999,5,325−334]、アミノ酸の側鎖フラグメント化反応に含まれる潜在的プロダクトイオンを独立に気相で合成する目的で過去に採用されている)。その他のアミノ酸を含むペプチドの選択的解析のための同様の方法、翻訳後修飾アミノ酸を含む方法並びに、架橋したペプチドの特性決定の方法も記述されている。 The general principle behind the use of fixed charge peptide ion derivatization methods to perform CID MS / MS fragmentation is based on the selective identification and differential quantification of side chain fixed charge sulfonium ion derivatives of peptides containing methionine. Specified in the description (fixed charge sulfonium ion derivatives of the amino acids methionine and cysteine fragment only through neutral elimination of the side chain CH 3 SR (R is a substituted alkyl group). [Reid, G. E., Simpson, R. J. and O'Hair, R. A. J. J. Am. Soc. Mass Spectrom. 2000, 11, 1047-1060 .; O'Hair R.A.J. and Reid, G.E.Eur.Mass Spectrom. 5-334], has been adopted in the past for the purpose of combining the gas phase of potential product ions contained in the side chain fragmentation reaction of amino acids independently). Similar methods for selective analysis of peptides containing other amino acids, methods containing post-translationally modified amino acids, and methods for characterizing cross-linked peptides are also described.

本発明はアミノ酸、ペプチド又はタンパク質の分析方法であって、
(1)アミノ酸、ペプチド又はタンパク質の混合物を誘導体化して、そのC末端又はN末端以外の部位に固定電荷イオンを含むように誘導体化した1以上のアミノ酸、ペプチド又はタンパク質を形成させる段階、
(2)C末端又はN末端以外の部位に固定電荷イオンを含むように誘導体化した1以上のアミノ酸、ペプチド又はタンパク質を含むアミノ酸、ペプチド又はタンパク質の混合物を質量分析装置に導入する段階、
(3)C末端又はN末端以外の部位に固定電荷イオンを含むように誘導体化した1以上のアミノ酸、ペプチド又はタンパク質を含むアミノ酸、ペプチド又はタンパク質の混合物を第1の質量分解分析装置に通して、第1質量対電荷比を有するタンパク質又はペプチドプリカーサーイオンを選択する段階、
(4)上記の第1質量対電荷比を有するプリカーサーイオンを解離させて、固定電荷の近傍の部位において起こるフラグメント化の特性である第2質量対電荷比を有するプロダクトイオンを生成させる段階、及び
(5)第2質量対電荷比を有するプロダクトイオンを検出する段階、、からなる分析方法を提供する。
The present invention is an amino acid, peptide or protein analysis method comprising:
(1) derivatizing a mixture of amino acids, peptides or proteins to form one or more amino acids, peptides or proteins derivatized to contain fixed charge ions at sites other than the C-terminus or N-terminus;
(2) introducing a mixture of one or more amino acids, peptides or proteins derivatized to contain fixed charge ions at sites other than the C-terminal or N-terminal, a peptide or protein mixture into a mass spectrometer;
(3) A mixture of amino acids, peptides or proteins containing one or more amino acids, peptides or proteins derivatized to contain fixed charge ions at sites other than the C-terminal or N-terminal is passed through the first mass resolving analyzer. Selecting a protein or peptide precursor ion having a first mass to charge ratio;
(4) dissociating the precursor ion having the first mass-to-charge ratio to generate a product ion having a second mass-to-charge ratio, which is a characteristic of fragmentation occurring in a site near the fixed charge; and (5) An analysis method comprising: detecting a product ion having a second mass-to-charge ratio.

特徴的な第2質量対電荷比を有するプロダクトイオンとは、荷電アミノ酸、ペプチド又はタンパク質、プリカーサーイオンからの固定電荷の中性脱離によって形成されるプロダクトイオン、もしくはプリカーサーイオンからの固定電荷の荷電脱離(charged loss)により形成される生成物プロダクトイオンのいずれかである。   A product ion having a characteristic second mass-to-charge ratio is a charged amino acid, peptide or protein, a product ion formed by neutral elimination of a fixed charge from a precursor ion, or a charge of a fixed charge from a precursor ion Any of the product product ions formed by a charged loss.

好ましくは、本発明の方法は(6)誘導体化したペプチド又はタンパク質の同一性を判定する段階をさらに含む。   Preferably, the method of the present invention further comprises the step of (6) determining the identity of the derivatized peptide or protein.

段階(6)は、最初の繰返し段階(1)、(2)、(3)及び(4)によって実施され、さらにその後(i)プリカーサーが有する荷電状態と同じ荷電状態を有するであろうプリカーサーからの中性脱離によって、又は(ii)プリカーサーイオンからの荷電脱離によって生成し、プリカーサーより低い荷電状態を有するプロダクトイオンを含むタンパク質又はペプチドに相当する、荷電生成物に対し相補的なプロダクトイオンによって形成される、特徴的な第2質量対電荷比を有するプロダクトイオンをさらなる解離段階に供することによって実施され、その目的はペプチドのアミノ酸配列を調べ、その後その起源となるタンパクを同定するために所定範囲の質量対電荷比を有する一連のプロダクトイオンを形成させることである。   Step (6) is performed by the first iteration steps (1), (2), (3) and (4), and then (i) from a precursor that will have the same charge state as the precursor has. Product ion complementary to the charged product that is generated by neutral desorption or by (ii) charge desorption from the precursor ion and corresponds to a protein or peptide containing a product ion having a lower charge state than the precursor Is carried out by subjecting a product ion having a characteristic second mass-to-charge ratio formed by a further dissociation step, the purpose of which is to examine the amino acid sequence of the peptide and subsequently identify the protein of origin Forming a series of product ions having a mass to charge ratio in a predetermined range.

あるいはまた段階(6)は、段階(5)で検出されるプロダクトイオン又はその相補的プロダクトイオン(すなわち、「正確なプロダクトイオン質量タグ」を得るための)に関して、約1〜5ppmの質量精度を与える高分解能質量分析装置を使用することによって実施される。この段階はデータベース検索と共に行われ、固定電荷誘導体を含むことが見出されているペプチドのその後に続く同定用手段となり得る。これまでに、プリカーサーイオンに対する「正確なプロダクトイオン質量タグ」が得られていた場合において、及び特定のアミノ酸の存在(例えばシステイン残基の存在)が知られていた場合において、データベース検索のアルゴリズムの特異性は向上し、この情報のみからペプチドが由来するタンパク質を明確に同定することが可能となる。   Alternatively, step (6) has a mass accuracy of about 1-5 ppm with respect to the product ions detected in step (5) or their complementary product ions (ie to obtain an “accurate product ion mass tag”). This is done by using a high resolution mass spectrometer. This step is performed in conjunction with a database search and can be a subsequent tool for identification of peptides found to contain fixed charge derivatives. In the past, when an “exact product ion mass tag” for a precursor ion has been obtained, and when the presence of a particular amino acid (eg, the presence of a cysteine residue) is known, The specificity is improved, and it is possible to clearly identify the protein from which the peptide is derived from only this information.

アミノ酸、ペプチド又はタンパク質は任意の好適な解離方法によって解離させてもよく、以下の方法に限定されるものではないが(i)不活性ガスとの衝突(衝突誘起解離(CID)又は衝突活性化解離(CAD)として知られる)、(ii)表面との衝突(表面誘起解離もしくはSIDとして知られる)、(iii)光粒子との相互作用(例えばレーザーを介して)による光解離、(iv)熱/黒体赤外線放射解離(BIRD)、及び(v)電子ビームとの相互作用による、1価のカチオンに対する電子誘起解離(EID)、多価のカチオンに対する電子捕捉解離(ECD)もしくはそれらの組合せを含む。   Amino acids, peptides or proteins may be dissociated by any suitable dissociation method, including but not limited to (i) collision with inert gas (collision-induced dissociation (CID) or collision activation) (Known as dissociation (CAD)), (ii) collision with the surface (known as surface-induced dissociation or SID), (iii) photodissociation by interaction with photoparticles (eg via a laser), (iv) Thermal / Blackbody Infrared Radiation Dissociation (BIRD), and (v) Electron-induced dissociation (EID) for monovalent cations, electron capture dissociation (ECD) for multivalent cations or combinations thereof by interaction with an electron beam including.

本発明の分析方法はアミノ酸、ペプチド又はタンパク質の同定、示差定量、翻訳後修飾状態の分析、架橋状態やタンパク質の相互作用の分析に使用し得る。   The analysis method of the present invention can be used for identification of amino acids, peptides or proteins, differential quantification, analysis of post-translational modification states, analysis of crosslinking states and protein interactions.

本発明はそのC末端又はN末端以外の部位に固定電荷を含むアミノ酸、ペプチド又はタンパク質の分析方法を提供する。   The present invention provides a method for analyzing an amino acid, peptide or protein containing a fixed charge at a site other than the C-terminal or N-terminal.

固定電荷誘導体は、選択されたアミノ酸残基の側鎖、又はタンパク質もしくはペプチドに含まれる選択されたアミノ酸残基の側鎖に含まれる。好ましくは、選択されるアミノ酸残基は、以下に詳述するような「希少」アミノ酸である。固定電荷誘導体は、以下に詳述するように、翻訳後修飾アミノ酸残基の側鎖に含まれ得る。固定電荷誘導体は、以下に詳述するように、2つのタンパク質又はペプチドの間の架橋結合に含まれ得る。   The fixed charge derivative is included in the side chain of the selected amino acid residue or in the side chain of the selected amino acid residue included in the protein or peptide. Preferably, the selected amino acid residue is a “rare” amino acid as detailed below. Fixed charge derivatives can be included in the side chain of post-translationally modified amino acid residues, as described in detail below. Fixed charge derivatives can be included in the cross-linking between two proteins or peptides, as detailed below.

選択されたアミノ酸残基は、その側鎖にS原子を含むものであり得る。好適なアミノ酸残基は、メチオニン、システイン、ホモシステイン又はセレノシステインである。選択されるアミノ酸残基はまた、トリプトファン又はチロシンであり得る。また側鎖はS−アルキル基を含んでもよい。好ましいアミノ酸残基は、メチオニン、S−アルキルシステイン、S−アルキルホモシステイン、S−アルキルトリプトファン又はS−アルキルチロシンである。荷電を導入するために選択されるアミノ酸残基の側鎖の誘導体化は、当業者に知られた各種の方法を用いて達成することができる。   The selected amino acid residue may contain an S atom in its side chain. Preferred amino acid residues are methionine, cysteine, homocysteine or selenocysteine. The selected amino acid residue can also be tryptophan or tyrosine. The side chain may contain an S-alkyl group. Preferred amino acid residues are methionine, S-alkylcysteine, S-alkylhomocysteine, S-alkyltryptophan or S-alkyltyrosine. Derivatization of the side chain of the amino acid residue selected to introduce charge can be achieved using various methods known to those skilled in the art.

固定電荷は、ペプチド又はタンパク質中のO−結合した翻訳後修飾アミノ酸残基(例えば、O−結合した翻訳後修飾セリンアミノ酸残基からのβ−除去によって形成されるデヒドロアラニン残基、又はO−結合した翻訳後修飾スレオニンアミノ酸残基からのβ−除去によって形成されるデヒドロアミノ−2−酪酸残基)上に含まれ得る。電荷を導入するための、先に翻訳後修飾されたアミノ酸残基の誘導体化は、当業者に知られた各種の方法を用いて達成することができる。   The fixed charge is an O-linked post-translationally modified amino acid residue in the peptide or protein (eg, a dehydroalanine residue formed by β-removal from an O-linked post-translationally modified serine amino acid residue, or O- On the dehydroamino-2-butyric acid residue formed by β-removal from the attached post-translationally modified threonine amino acid residue. Derivatization of previously post-translationally modified amino acid residues to introduce charge can be accomplished using various methods known to those skilled in the art.

また、固定電荷は、架橋試薬内に、あるいは2つのアミノ酸、ペプチド又はタンパク質間の架橋内に含まれ得る。電荷を導入するための、架橋試薬又は2つのアミノ酸、ペプチド又はタンパク質間の架橋の誘導体化は、当業者に知られた各種方法を用いて達成することができる。   A fixed charge may also be included in the cross-linking reagent or in the cross-link between two amino acids, peptides or proteins. Derivatization of cross-linking reagents or cross-links between two amino acids, peptides or proteins to introduce charge can be achieved using various methods known to those skilled in the art.

固定電荷の非限定的な例には、スルホニウムイオン、4級アルキルアンモニウムイオン又は4級アルキルホスホニウムイオンが含まれる。   Non-limiting examples of fixed charges include sulfonium ions, quaternary alkyl ammonium ions, or quaternary alkyl phosphonium ions.

アミノ酸、ペプチド又はタンパク質イオンの分析は、タンデム質量分析によって実施することができる。タンデム質量分析装置は、タンパク質又はペプチドイオンを液相から気相に転換させるためのエレクトロスプレーイオン化(ESI)インターフェース、又はマトリックス支援レーザー脱離イオン化(MALDI)インターフェースを備えることができる。タンデム質量分析に適用可能な質量分析装置は2つの基本的カテゴリーに分類される:それはタンデム・イン・スペース型質量分析装置、及びタンデム・イン・タイム型質量分析装置である。これらのタイプの組合せも使用可能である。タンデム・イン・スペース型質量分析装置は、質量分析の各段階に対し個別の質量分析装置を有する;かかる例としてはセクター型質量分析装置(通常、二重収束セクター型質及びセクター型装置と四重極型装置を組合せたハイブリッド型である)、飛行時間型質量分析装置及び三連四重極質量分析装置、並びに飛行時間型装置と四重極型装置を組合せたハイブリッド型質量分析装置が含まれる。タンデム・イン・タイム型質量分析装置は1台のみの質量分析装置を有し、質量分析の各段階は同じ場所で起こるが、それらは処理工程の連続を介して時間的に分離されている。タンデム・イン・タイム型質量分析装置には、2次元及び3次元の四重極イオントラップ質量分析装置、及びフーリエ変換イオンサイクロトロン共鳴(FT−ICR)質量分析装置が含まれる。   Analysis of amino acid, peptide or protein ions can be performed by tandem mass spectrometry. The tandem mass spectrometer can be equipped with an electrospray ionization (ESI) interface or a matrix-assisted laser desorption ionization (MALDI) interface for converting protein or peptide ions from the liquid phase to the gas phase. Mass spectrometers applicable to tandem mass spectrometry fall into two basic categories: tandem in-space mass analyzers and tandem in time mass spectrometers. Combinations of these types can also be used. A tandem in-space mass spectrometer has a separate mass spectrometer for each stage of mass spectrometry; examples include sector-type mass analyzers (typically dual-converging sector-type quality and sector-type instruments and four Hybrid type combining a quadrupole device), a time-of-flight mass spectrometer and a triple quadrupole mass analyzer, and a hybrid mass spectrometer combining a time-of-flight device and a quadrupole device It is. A tandem-in-time mass spectrometer has only one mass spectrometer, and each stage of mass spectrometry occurs in the same place, but they are separated in time through a sequence of processing steps. Tandem-in-time mass spectrometers include two-dimensional and three-dimensional quadrupole ion trap mass spectrometers and Fourier transform ion cyclotron resonance (FT-ICR) mass spectrometers.

特定の実施形態における本発明の方法は、1以上のタンパク質抽出段階、タンパク質分離段階、システインジスルフィドの還元及びアルキル化段階、及び/又は消化段階を含む。   The method of the invention in certain embodiments includes one or more protein extraction steps, protein separation steps, cysteine disulfide reduction and alkylation steps, and / or digestion steps.

本発明の方法における固定電荷の誘導体化の方法は、固定電荷への適切な同位体標識(例えば13C、15N、及びH)の取り込み、又は構造的標識に基づく示差的なタンパク質発現の定量に応用することができる。本発明の方法における固定電荷の誘導体化の方法はまた、タンパク質の翻訳後修飾状態の同定及び定量に応用することができ、それは質量分析で安定な誘導体であるO−リン酸化及びO−グリコシル化セリン、又はO−リン酸化及びO−グリコシル化スレオニンを形成させるためのβ−除去/Michael付加法を介した固定電荷誘導体の取り込みによって実施され、このことは、例えばMeyer,H.,Hoffman−Posorske,E.,Korte,H.及びHeilmeyer,L.J.FEBS.Lett.1986,204,61−66.,において記載され、この開示内容は参照により本明細書中に組み入れるものとする。本発明の方法における固定電荷の誘導体化の方法はまた、適切な架橋試薬への固定電荷誘導体の取り込みを介したタンパク質−タンパク質の相互作用を同定し、特徴づけるために応用することができる。 The method of derivatization of the fixed charge in the method of the present invention involves the incorporation of an appropriate isotope label (eg 13 C, 15 N, and 2 H) into the fixed charge, or differential protein expression based on structural labeling. It can be applied to quantification. The method of fixed charge derivatization in the method of the present invention can also be applied to the identification and quantification of post-translational modification states of proteins, which are stable derivatives in mass spectrometry, O-phosphorylation and O-glycosylation Incorporation of serine or fixed charge derivatives via the β-removal / Michael addition method to form O-phosphorylated and O-glycosylated threonine is described in, for example, Meyer, H. et al. Hoffman-Posorske, E .; Korte, H .; And Heilmeyer, L .; J. et al. FEBS. Lett. 1986, 204, 61-66. , The disclosure of which is incorporated herein by reference. The method of derivatization of the fixed charge in the method of the present invention can also be applied to identify and characterize protein-protein interactions through incorporation of the fixed charge derivative into an appropriate cross-linking reagent.

すでに上記されているように、固定電荷誘導体化ペプチドのタンデム質量分析は、解離において固定電荷サイトでのフラグメント化に特徴的な、解離時におけるプロダクトイオンの限定的生成を引き起こし、それにより、複雑な混合物を分析前に予め分離もしくは濃縮する必要なく、誘導体化を含むペプチドのみの特異的な同定を可能にする。   As already mentioned above, tandem mass spectrometry of fixed charge derivatized peptides causes limited production of product ions during dissociation, which is characteristic of fragmentation at fixed charge sites during dissociation, thereby complicating complex Enables specific identification of peptides alone, including derivatization, without the need to pre-separate or concentrate the mixture prior to analysis.

本発明の方法は、ある特定の実施形態では、異なる比率で存在するペプチドの選択的同定及び示差定量について下記に参照と共に記載され、また固定電荷誘導体を同位体標識したものを取り込ませることによって「軽」型(天然の同位体のみを含む)及び「重」型(置換基に同位体もしくは構造的な標識を含む)が得られるとともに、中性脱離モードのタンデム質量分析によってペプチドレベルの選択的同定及び示差定量がなされる。翻訳後修飾の状態並びに架橋分析によるタンパク質−タンパク質相互作用の選択的同定の一般的な方法の応用も開示される。   The methods of the present invention are described in certain embodiments, with reference to selective identification and differential quantification of peptides present in different proportions, and by incorporating isotopically labeled fixed charge derivatives. Available in “light” (including only natural isotopes) and “heavy” (including isotopes or structural labels in substituents), and tandem mass spectrometry in neutral elimination mode for peptide level selection Identification and differential quantification are performed. Application of general methods of selective identification of protein-protein interactions by post-translational modification states as well as cross-linking analysis is also disclosed.

本発明の好ましい実施形態では、上述の方法はアミノ酸、ペプチド又はタンパク質を、次式の置換アセトフェノン又はその塩又はその溶媒和物を用いて誘導体化したものを用いて実施される。   In a preferred embodiment of the present invention, the above method is carried out using an amino acid, peptide or protein derivatized with a substituted acetophenone of the formula: or a salt or solvate thereof.

Figure 2006506647
Figure 2006506647

式中、Xは好ましくはハロゲン、スルホン酸エステル、過塩素酸エステル又はクロロスルホン酸エステルである。特定の実施形態では、R〜RがHであり、R′〜R′が12Cである。その他の実施形態では、置換アセトフェノンが、同位体標識された置換アセトフェノン又はその塩又はその溶媒和物であり、R〜Rのうち好ましくは1以上、さらに好ましくは2以上、さらに一段と好ましくは3以上がHであり、R′〜R′が12Cであり、又はR〜RがHであり、R′〜R′のいずれか1以上、好ましくは2つ以上、さらに好ましくは3以上が13Cである。 In the formula, X is preferably halogen, sulfonic acid ester, perchloric acid ester or chlorosulfonic acid ester. In certain embodiments, R 1 -R 5 are H and R 1 ′ -R 6 ′ are 12 C. In another embodiment, the substituted acetophenone is an isotope-labeled substituted acetophenone or a salt thereof or a solvate thereof, and preferably 1 or more, more preferably 2 or more, and even more preferably among R 1 to R 5. 3 or more is 2 H, R 1 ′ to R 6 ′ is 12 C, or R 1 to R 5 is H, and any one or more of R 1 ′ to R 6 ′, preferably 2 or more More preferably, 3 or more is 13 C.

特定の実施形態では、R〜Rのいずれか1以上が水素又は炭素以外の原子を含む官能基である。 In certain embodiments, any one or more of R 1 to R 5 is a functional group containing an atom other than hydrogen or carbon.

好ましくは、置換アセトフェノンは水溶性である。特定の水溶性分子にはRがSOHで、R〜RがHで、R′〜R′が12Cであるか、RがHで、RがSOHで、R〜RがHで、R′〜R′が12Cであるか、R1−2がHで、RがSOHで、R〜RがHで、R′〜R′が12Cであるか、RがSOHで、R〜RがHで、R′〜R′が12Cであるか、RがHで、RがSOHで、R〜RがHで、R′〜R′が12Cであるか、又はR1−2がHで、RがSOHで、R〜RがHで、R′〜R′が12Cである、上述のこれらの分子を含む。 Preferably, the substituted acetophenone is water soluble. Specific water soluble molecules include R 1 is SO 2 H, R 2 to R 5 are H, R 1 ′ to R 6 ′ are 12 C, or R 1 is H and R 2 is SO 2 H R 3 to R 5 are H and R 1 ′ to R 6 ′ are 12 C, or R 1-2 is H, R 3 is SO 2 H, R 4 to R 5 are H, R 1 ′ to R 6 ′ is 12 C, R 1 is SO 3 H, R 2 to R 5 are H, R 1 ′ to R 6 ′ are 12 C, or R 1 is H , R 2 is SO 3 H, R 3 to R 5 are H, R 1 ′ to R 6 ′ are 12 C, or R 1-2 is H, R 3 is SO 3 H, R Including those molecules described above wherein 4 to R 5 are H and R 1 ′ to R 6 ′ are 12 C.

同位体標識された水溶性置換アセトフェノン分子には、RがSOHで、R〜Rのいずれか1以上、好ましくは3以上がHで、R′〜R′が12Cであるか、RがSOHで、R〜RがHで、R′〜R′のいずれか1以上、好ましくは3以上が13Cであるか、RがSOHで、R及びR〜Rのいずれか1以上、好ましくは3以上がHで、R′〜R′が12Cであるか、RがSOHで、R及びR〜RがHで、R′〜R′のいずれか1以上、好ましくは3以上が13Cであるか、RがSOHで、R〜R及びR〜Rのいずれか1以上、好ましくは3以上がHで、R′〜R′が12Cであるか、RがSOHで、R〜R及びR〜RがHで、R′〜R′のいずれか1以上、好ましくは3以上が13Cであるか、RがSOHで、R〜Rのいずれか1以上、好ましくは3以上がHで、R′〜R′が12Cであるか、RがSOHで、R〜RがHで、R′〜R′のいずれか1以上、好ましくは3以上が13Cであるか、RがSOHで、R及びR〜Rのいずれか1以上、好ましくは3以上がHで、R′〜R′が12Cであるか、RがSOHで、R及びR〜RがHで、R′〜R′のいずれか1以上、好ましくは3以上が13Cであるか、RがSOHで、R〜R及びR〜Rのいずれか1以上、好ましくは3以上がHで、R′〜R′が12Cであるか、又はRがSOHで、R〜R及びR〜RがHで、R′〜R′のいずれか1以上、好ましくは3以上が13Cである、上述のものを含む。 In the isotopically labeled water-soluble substituted acetophenone molecule, R 1 is SO 2 H, any one or more of R 2 to R 5 , preferably 3 or more is 2 H, and R 1 ′ to R 6 ′ is 12 Or R 1 is SO 2 H, R 2 to R 5 are H, and any one or more of R 1 ′ to R 6 ′, preferably 3 or more is 13 C, or R 2 is SO 2 2 H, any one or more of R 1 and R 3 to R 5 , preferably 3 or more is 2 H, R 1 ′ to R 6 ′ is 12 C, or R 2 is SO 2 H, R 1 and R 3 to R 5 are H and any one or more of R 1 ′ to R 6 ′, preferably 3 or more is 13 C, or R 3 is SO 2 H, and R 1 to R 2 and R 4 to R 5 in any one or more, preferably 3 or more 2 H, or R 1 'to R 6' is 12 C, in R 3 is SO 2 H, R 1 ~ 2 and R 4 to R 5 is H, R 1 'to R 6' to any one or more, or preferably 3 or more 13 C, in which R 1 is SO 3 H, either R 2 to R 5 1 or more, preferably 3 or more is 2 H, R 1 ′ to R 6 ′ is 12 C, or R 1 is SO 3 H, R 2 to R 5 are H, and R 1 ′ to R 6 ′, Preferably 3 or more is 13 C, R 2 is SO 3 H, R 1 and any one of R 3 to R 5 , preferably 3 or more is 2 H, R 1 ′ to R 6 ′ is 12 C, R 2 is SO 3 H, R 1 and R 3 to R 5 are H, and one or more of R 1 ′ to R 6 ′, preferably 3 or more or There is a 13 C, in R 3 is SO 3 H, R 1 to R 2 and R 4 to R 5 or one or more, preferably 3 or more 2 H, R 1 '~R 6 ' Or a 12 C, or R 3 in SO 3 H, in R 1 to R 2 and R 4 to R 5 is H, R 1 '~R 6' any one or more, preferably 3 or more 13 C Including those described above.

これらの分子においては、列挙された置換のその他の組合せやその他の量が可能であることが理解され、本発明はそのような組合せを包含する。   It will be appreciated that other combinations and other amounts of the listed substitutions are possible in these molecules, and the present invention encompasses such combinations.

本発明のその他の態様によれば、置換アセトフェノン(又はその塩、又はその溶媒和物)は、次式で表される。   According to another aspect of the present invention, the substituted acetophenone (or salt thereof, or solvate thereof) is represented by the following formula:

Figure 2006506647
Figure 2006506647

式中、Xはスルホン酸エステル、過塩素酸エステル又はクロロスルホン酸エステルである。好ましい置換アセトフェノンはR〜RがHで、R′〜R′が12Cである。 In the formula, X is a sulfonic acid ester, a perchloric acid ester or a chlorosulfonic acid ester. Preferred substituted acetophenones are those in which R 1 to R 5 are H and R 1 ′ to R 6 ′ are 12 C.

本発明はまた、同位体的標識された置換アセトフェノン又はその塩又はその溶媒和物である置換アセトフェノンを含む。特定の好ましい置換同位体標識アセトフェノンは、R〜Rのいずれか1以上、好ましくは3以上がHで、R′〜R′が12Cであるか、又はR〜RがHで、R′〜R′のいずれか1以上、好ましくは3以上が13Cである。 The present invention also includes substituted acetophenones that are isotopically labeled substituted acetophenones or salts or solvates thereof. Certain preferred substituted isotope-labeled acetophenones are any one or more of R 1 to R 5 , preferably 3 or more is 2 H and R 1 ′ to R 6 ′ is 12 C, or R 1 to R 5. Is H and any one or more, preferably 3 or more, of R 1 ′ to R 5 ′ is 13 C.

本発明はさらに、次式の水溶性置換アセトフェノン又はその塩又はその溶媒和物を包含する。   The present invention further includes a water-soluble substituted acetophenone of the following formula or a salt thereof or a solvate thereof.

Figure 2006506647
Figure 2006506647

特定の実施形態では、Xはハロゲン、スルホン酸エステル、過塩素酸エステル又はクロロスルホン酸エステルである。好ましい実施形態では、XはBr又はIである。   In certain embodiments, X is a halogen, sulfonate ester, perchlorate ester or chlorosulfonate ester. In preferred embodiments, X is Br or I.

その他の実施形態では、水溶性置換アセトフェノンは、RがSOHで、R〜RがHで、R′〜R′が12Cであるか、RがHで、RがSOHで、R〜RがHで、R′〜R′が12Cであるか、R1−2がHで、RがSOHで、R〜RがHで、R′〜R′が12Cであるか、RがSOHで、R〜RがHで、R′〜R′が12Cであるか、RがHで、RがSOHで、R〜RがHで、R′〜R′が12Cであるか、又はR1−2がHで、RがSOHで、R〜RがHで、R′〜R′が12Cである。 In other embodiments, the water-soluble substituted acetophenone is R 1 is SO 2 H, R 2 to R 5 are H, R 1 ′ to R 6 ′ are 12 C, or R 1 is H, R 2 is SO 2 H, R 3 to R 5 are H, R 1 ′ to R 6 ′ is 12 C, or R 1-2 is H, R 3 is SO 2 H, R 4 to R 5 is H and R 1 ′ to R 6 ′ is 12 C, or R 1 is SO 3 H, R 2 to R 5 are H, and R 1 ′ to R 6 ′ are 12 C, R 1 is H, R 2 is SO 3 H, R 3 to R 5 are H, R 1 ′ to R 6 ′ are 12 C, or R 1-2 is H and R 3 is SO 3 H, R 4 to R 5 are H and R 1 ′ to R 6 ′ are 12 C.

水溶性置換アセトフェノンはまた、本明細書中に記載する同位体標識された形態のものであることができ、好ましくは、Xがハロゲン、スルホン酸エステル、過塩素酸エステル又はクロロスルホン酸エステルである。特に、同位体標識された水溶性置換アセトフェノンは、RがSOHで、R〜Rのいずれか1以上、好ましくは3以上がHで、R′〜R′が12Cであるか、RがSOHで、R〜RがHで、R′〜R′のいずれか1以上、好ましくは3以上が13Cであるか、RがSOHで、R及びR〜Rのいずれか1以上、好ましくは3以上がHで、R′〜R′が12Cであるか、RがSOHで、R及びR〜RがHで、R′〜R′のいずれか1以上、好ましくは3以上が13Cであるか、RがSOHで、R〜R及びR〜Rのいずれか1以上、好ましくは3以上がHで、R′〜R′が12Cであるか、RがSOHで、R〜R及びR〜RがHで、R′〜R′のいずれか1以上、好ましくは3以上が13Cであるか、RがSOHで、R〜Rのいずれか1以上、好ましくは3以上がHで、R′〜R′が12Cであるか、RがSOHで、R〜RがHで、R′〜R′のいずれか1以上、好ましくは3以上が13Cであるか、RがSOHで、R及びR〜Rのいずれか1以上、好ましくは3以上がHで、R′〜R′が12Cであるか、RがSOHで、R及びR〜RがHで、R′〜R′のいずれか1以上、好ましくは3以上が13Cであるか、RがSOHで、R〜R及びR〜Rの1以上、好ましくは3以上がHで、R′〜R′が12Cであるか、又はRがSOHで、R〜R及びR〜RがHで、R′〜R′のいずれか1以上、好ましくは3以上が13Cであるものである。 The water-soluble substituted acetophenone can also be in the isotopically labeled form described herein, preferably X is a halogen, sulfonate ester, perchlorate ester or chlorosulfonate ester . In particular, the isotope-labeled water-soluble substituted acetophenone has R 1 of SO 2 H, one or more of R 2 to R 5 , preferably 3 or more of 2 H, and R 1 ′ to R 6 ′ of 12 Or R 1 is SO 2 H, R 2 to R 5 are H, and any one or more of R 1 ′ to R 6 ′, preferably 3 or more is 13 C, or R 2 is SO 2 2 H, any one or more of R 1 and R 3 to R 5 , preferably 3 or more is 2 H, R 1 ′ to R 6 ′ is 12 C, or R 2 is SO 2 H, R 1 and R 3 to R 5 are H and any one or more of R 1 ′ to R 5 ′, preferably 3 or more is 13 C, or R 3 is SO 2 H, and R 1 to R 2 and R 4 to R 5 in any one or more, preferably 3 or more 2 H, or R 1 'to R 6' is 12 C, in R 3 is SO 2 H, R 1 ~ 2 and R 4 to R 5 is H, R 1 'to R 6' to any one or more, or preferably 3 or more 13 C, in which R 1 is SO 3 H, either R 2 to R 5 1 or more, preferably 3 or more is 2 H, R 1 ′ to R 6 ′ is 12 C, or R 1 is SO 3 H, R 2 to R 5 are H, and R 1 ′ to R 6 ′, Preferably 3 or more is 13 C, R 2 is SO 3 H, R 1 and any one of R 3 to R 5 , preferably 3 or more is 2 H, R 1 ′ to R 6 ′ is 12 C, R 2 is SO 3 H, R 1 and R 3 to R 5 are H, and one or more of R 1 ′ to R 6 ′, preferably 3 or more Is 13 C, or R 3 is SO 3 H, one or more of R 1 to R 2 and R 4 to R 5 , preferably 3 or more is 2 H, and R 1 ′ to R 6 ′ is 12 C. Or R 3 is SO 3 H, R 1 to R 2 and R 4 to R 5 are H, and one or more of R 1 ′ to R 6 ′, preferably 3 or more is 13 C. Is.

これらの分子においては、列挙された置換のその他の組合せやその他の量が可能であることが理解され、本発明はそのような組合せを包含する。   It will be appreciated that other combinations and other amounts of the listed substitutions are possible in these molecules, and the present invention encompasses such combinations.

その他の態様における本発明は、質量分析によるアミノ酸、ペプチド又はタンパク質の分析のための試薬キットを含む。このキットには本明細書中に記載の置換アセトフェノンを含む1以上の容器を含む。   In another aspect, the present invention includes a reagent kit for the analysis of amino acids, peptides or proteins by mass spectrometry. The kit includes one or more containers containing a substituted acetophenone as described herein.

本発明の質量分析によるアミノ酸、ペプチド又はタンパク質の分析のための特定の試薬キットは、次式の置換アセトフェノン又はその塩又はその溶媒和物を含む容器を含む。   A particular reagent kit for the analysis of amino acids, peptides or proteins by mass spectrometry of the present invention comprises a container containing a substituted acetophenone of the formula: or a salt or solvate thereof.

Figure 2006506647
Figure 2006506647

式中、Xはハロゲン化物であり、好ましくは、XはBr又はIである。上記キットにおける特定の好ましい置換アセトフェノンは、R〜RがHで、R′〜R′が12Cである。その他のキット中において好ましい置換アセトフェノンは、同位体標識された置換アセトフェノン又はその塩又はその溶媒和物であり、好ましくは、R〜Rのいずれか1以上、好ましくは3以上がHで、R′〜R′が12Cであるもの、又はR〜RがHで、R′〜R′のいずれか1以上、好ましくは3以上が13Cであるものである。上記に列挙された置換アセトフェノンの水溶性誘導体も上記キット中に含むことができる。質量分析によるアミノ酸、ペプチド又はタンパク質の分析における上記置換アセトフェノンの使用説明書も含むことができる。 In which X is a halide, preferably X is Br or I. Certain preferred substituted acetophenones in the above kit have R 1 to R 5 as H and R 1 ′ to R 6 ′ as 12 C. The preferred substituted acetophenone in other kits is an isotope-labeled substituted acetophenone or a salt thereof or a solvate thereof, preferably any one or more of R 1 to R 5 , preferably 3 or more is 2 H. , R 1 ′ to R 6 ′ are 12 C, or R 1 to R 5 are H and any one or more of R 1 ′ to R 6 ′, preferably 3 or more are 13 C. . Water-soluble derivatives of the substituted acetophenones listed above can also be included in the kit. Instructions for use of the substituted acetophenone in the analysis of amino acids, peptides or proteins by mass spectrometry can also be included.

上記のキットはさらに、システインジスルフィド還元剤、システインアルキル化試薬、プロテアーゼ又は化学的切断剤、及び/又は溶媒を含む1以上の容器を含むことができる。システインジスルフィド還元剤は、好ましくはジチオスレイトール(DTT)、β−メルカプトエタノール、トリス−カルボキシエチルホスフィン(TCEP)、及び/又はトリブチルホスフィン(TBP)を含む。システインアルキル化試薬は、好ましくはハロゲン化アルキル(例えば、ヨード酢酸、ヨードアセトアミド)、ビニルピリジン及び/又はアクリルアミドを含む。プロテアーゼ又は化学的切断剤は、好ましくはトリプシン、エンドプロテイナーゼLys−C、エンドプロテイナーゼAsp−N、エンドプロテイナーゼGlu−C、ペプシン、パパイン、サーモリシン、臭化シアン、ヒドロキシルアミン塩酸塩、2−[2′−ニトロフェニルスルフェニル]−3−メチル−3′−ブロモインドール(BNPS−スカトール)、ヨードソ安息香酸、ペンタフルオロプロピオン酸、及び/又は希塩酸を含む。溶媒は、好ましくは尿素、塩酸グアニジン、アセトニトリル、メタノール及び/又は水を含む。   The kit can further include one or more containers containing a cysteine disulfide reducing agent, a cysteine alkylating reagent, a protease or chemical cleavage agent, and / or a solvent. The cysteine disulfide reducing agent preferably comprises dithiothreitol (DTT), β-mercaptoethanol, tris-carboxyethylphosphine (TCEP), and / or tributylphosphine (TBP). The cysteine alkylating reagent preferably comprises an alkyl halide (eg iodoacetic acid, iodoacetamide), vinyl pyridine and / or acrylamide. The protease or chemical cleavage agent is preferably trypsin, endoproteinase Lys-C, endoproteinase Asp-N, endoproteinase Glu-C, pepsin, papain, thermolysin, cyanogen bromide, hydroxylamine hydrochloride, 2- [2 ′ -Nitrophenylsulfenyl] -3-methyl-3'-bromoindole (BNPS-skatole), iodosobenzoic acid, pentafluoropropionic acid, and / or dilute hydrochloric acid. The solvent preferably comprises urea, guanidine hydrochloride, acetonitrile, methanol and / or water.

本発明はまた、側鎖固定電荷スルホニウムイオン、4級アルキルアンモニウムイオン又は4級アルキルホスホニウムイオンを含むように誘導体化されるアミノ酸、又はかかるアミノ酸を含むペプチドを含む。好ましくは、アミノ酸は、本明細書中に記載の置換アセトフェノンを用いて誘導体化される。特に好ましい実施形態では、該アミノ酸は、次式の置換アセトフェノン又はその塩又はその溶媒和物を用いて誘導体化される。   The invention also includes amino acids that are derivatized to include side chain fixed charge sulfonium ions, quaternary alkyl ammonium ions, or quaternary alkyl phosphonium ions, or peptides that include such amino acids. Preferably, the amino acid is derivatized with a substituted acetophenone as described herein. In a particularly preferred embodiment, the amino acid is derivatized with a substituted acetophenone of the formula: or a salt or solvate thereof.

Figure 2006506647
Figure 2006506647

式中、Xはハロゲン化物であり、好ましくは、XはBr又はIである。アミノ酸又はペプチドを誘導体化するために使用される特定の好ましい置換アセトフェノンは、R〜RがHで、R′〜R′が12Cである。アミノ酸又はペプチドを誘導体化するために使用されるその他の好ましい置換アセトフェノンは、同位体標識された置換アセトフェノン又はその塩又はその溶媒和物であり、好ましくは、R〜Rの1以上、好ましくは3以上がHで、R′〜R′が12Cであるか、又はR〜RがHで、R′〜R′のいずれか1以上、好ましくは3以上が13Cである。上記に列挙された置換アセトフェノンの水溶性誘導体はアミノ酸又はペプチドを誘導体化するために使用することができる。好ましい実施形態では、このアミノ酸誘導体は同位体標識される。 In which X is a halide, preferably X is Br or I. Certain preferred substituted acetophenones used to derivatize amino acids or peptides are R 1 to R 5 are H and R 1 ′ to R 6 ′ are 12 C. Other preferred substituted acetophenones used to derivatize amino acids or peptides are isotopically labeled substituted acetophenones or salts or solvates thereof, preferably one or more of R 1 to R 5 , preferably 3 or more is 2 H and R 1 ′ to R 6 ′ is 12 C, or R 1 to R 5 is H and any one or more of R 1 ′ to R 6 ′, preferably 3 or more 13 C. The water-soluble derivatives of the substituted acetophenones listed above can be used to derivatize amino acids or peptides. In a preferred embodiment, the amino acid derivative is isotopically labeled.

その他の態様における本発明は、上述の固定電荷で誘導体化させたアミノ酸又はペプチドをサンプルに対し所定量添加することを含んでなる、質量分析法における内部標準を提供する方法を提供する。   In another aspect, the present invention provides a method for providing an internal standard in mass spectrometry, which comprises adding a predetermined amount of the above-described amino acid or peptide derivatized with a fixed charge to a sample.

ここに本発明を、特定の実施形態を参照して記載するが、本発明の方法はこれらの特定の実施形態に限定されるものではない。   The present invention will now be described with reference to particular embodiments, but the method of the invention is not limited to these particular embodiments.

定義
特記しない限り、本明細書中で使用される全ての技術用語及び科学用語は、通常、本発明が属する技術分野において通常理解されるものと同一の意味を有する。
Definitions Unless defined otherwise, all technical and scientific terms used herein have the same meaning as commonly understood in the technical field to which this invention belongs.

「固定電荷」とは、本明細書中で使用される場合、任意の成分の付加により、タンパク質又はペプチドに含まれる特定のヘテロ原子に、又は(例えば、溶液中もしくは気相中の)誘導体化試薬内に含まれる特定のヘテロ原子に、局在化された任意の電荷を含む。   “Fixed charge” as used herein, derivatization to the addition of any component, to a specific heteroatom contained in a protein or peptide, or (eg, in solution or in the gas phase) The specific heteroatom contained within the reagent contains any localized charge.

「固定電荷誘導化」とは、本明細書中で使用される場合、上記定義した固定電荷の導入を意味する。例えば、中性の試薬を導入し、次いで、タンパク質又はペプチド内の特定の部位に固定電荷を形成させることにより、又は固定電荷を含む試薬をタンパク質又はペプチド内の特定の部位に導入することにより、固定電荷を導入することができる。   “Fixed charge derivatization” as used herein means the introduction of a fixed charge as defined above. For example, by introducing a neutral reagent and then forming a fixed charge at a specific site within the protein or peptide, or by introducing a reagent containing a fixed charge at a specific site within the protein or peptide, A fixed charge can be introduced.

このようにして形成される固定電荷誘導体は、該固定電荷誘導体に特徴的である脱離時に、プロダクトイオンの独占的形成を可能とする構造を有していることが好ましい。   The fixed charge derivative thus formed preferably has a structure that allows exclusive formation of product ions at the time of desorption characteristic of the fixed charge derivative.

「タンパク質」とは、本明細書中で使用される場合、限定するものではないが、ペプチド、酵素、糖タンパク質、ホルモン、受容体、抗原、抗体、増殖因子等を含むいずれかのタンパク質を意味する。タンパク質は、内因性であっても、又は他のタンパク質から化学的もしくはタンパク分解的切断により産生されてもよい。好ましいタンパク質は、少なくとも15〜20アミノ酸残基からなるタンパク質である。この用語には、架橋タンパク質も含まれる。   “Protein” as used herein means any protein including, but not limited to, peptides, enzymes, glycoproteins, hormones, receptors, antigens, antibodies, growth factors, and the like. To do. Proteins may be endogenous or produced from other proteins by chemical or proteolytic cleavage. A preferred protein is a protein consisting of at least 15 to 20 amino acid residues. The term also includes cross-linked proteins.

「ペプチド」とは、本明細書中で使用される場合、2以上のアミノ酸からなる任意の物質を含み、また、アミド結合によって結合するアミノ酸の数にしたがって、ジ−、トリ−、オリゴ及びポリペプチド等を含む。ペプチドは、内因性であっても、又は他のペプチドもしくはタンパク質から化学的もしくはタンパク分解的切断により産生されてもよい。好ましいペプチドは、15〜20までのアミノ酸残基からなるペプチドである。この用語には、架橋ペプチドも含まれる。   “Peptide” as used herein includes any substance consisting of two or more amino acids, and according to the number of amino acids linked by amide bonds, di-, tri-, oligo and poly Includes peptides and the like. Peptides may be endogenous or produced by chemical or proteolytic cleavage from other peptides or proteins. A preferred peptide is a peptide consisting of 15 to 20 amino acid residues. The term also includes cross-linked peptides.

アミノ酸がα−アミノ酸の場合、L−光学異性体又はD−光学異性体のいずれかを使用することができる。L−異性体が通常好ましい。一般的概説としては以下を参照されたい[Spatola,A.F.,in Chemistry and Biochemistry of amino acids,peptides and proteins.1983,B.Weinstein,編,Marcel Dekker,New York,p.267]。   When the amino acid is an α-amino acid, either the L-optical isomer or the D-optical isomer can be used. The L-isomer is usually preferred. For a general review see [Spatola, A. et al. F. , In Chemistry and Biochemistry of amino acids, peptides and proteins. 1983, B.E. Weinstein, Hen, Marc Dekker, New York, p. 267].

「アルキル」とは、本明細書中で使用される場合、分岐鎖又は非分岐鎖、飽和又は不飽和の1価炭化水素を意味する。好適なアルキル基は、例えば、1以上のメチレン、メチン及び/又はメシン基を含む構造を含む。分岐鎖構造は、i−プロピル、t−ブチル、i−ブチル、2−エチルプロピル等と類似の分岐モチーフを有する。本明細書中で使用する場合、この用語には、「置換アルキル」及び「環状アルキル」が含まれる。   “Alkyl” as used herein means a branched or unbranched, saturated or unsaturated monovalent hydrocarbon. Suitable alkyl groups include, for example, structures containing one or more methylene, methine and / or mesine groups. The branched chain structure has a branch motif similar to i-propyl, t-butyl, i-butyl, 2-ethylpropyl and the like. As used herein, the term includes “substituted alkyl” and “cyclic alkyl”.

「置換アルキル」とは、1以上の置換基、例えば、アルキル、アリール、アシル、ハロゲン(すなわちアルキルハロゲン、例えば、CF)、ヒドロキシ、アミノ、アミド、アルコキシ、アルキルアミノ、アシルアミノ、チオアミド、アシルオキシ、アリールオキシ、アリールオキシアルキル、エーテル、エステル、ジスルフィド、メルカプト、チア、アザ、オキソ、飽和及び不飽和環状炭化水素、複素環などを含む上記アルキルを意味する。これらの基は、いずれかの炭素原子又は該アルキル部分の置換基に結合していてもよい。さらに、これらの基は、アルキル鎖から張り出していてもよく、又は組み込まれていてもよい。固定電荷誘導体を共有結合させた固相において予め富化させておくためには、置換アルキル基は、不溶性のビーズ又はポリマーに共有結合させて、不溶性ビーズ又はポリマーと該アルキル基との間に化学的又は光化学的切断部位を含ませることができる。 “Substituted alkyl” refers to one or more substituents such as alkyl, aryl, acyl, halogen (ie alkyl halogen, eg CF 3 ), hydroxy, amino, amide, alkoxy, alkylamino, acylamino, thioamide, acyloxy, The above alkyls including aryloxy, aryloxyalkyl, ether, ester, disulfide, mercapto, thia, aza, oxo, saturated and unsaturated cyclic hydrocarbons, heterocyclic rings and the like are meant. These groups may be bonded to any carbon atom or substituent of the alkyl moiety. Furthermore, these groups may overhang from the alkyl chain or may be incorporated. In order to pre-enrich in a solid phase to which a fixed charge derivative is covalently bound, the substituted alkyl group is covalently bound to an insoluble bead or polymer and chemically bonded between the insoluble bead or polymer and the alkyl group. Or photochemical cleavage sites can be included.

「アリール」という用語は、本明細書中において、芳香族置換基を意味するものとして使用し、該芳香族置換基は単一の芳香族環であっても、又は共有結合で連結して互いに縮合しているか、もしくは、メチレンもしくはエチレン部分などの一般的な基と結合している複数芳香族環であってもよい。また、一般的連結基は、アセトフェノンの場合におけるカルボニルであってもよい。芳香族環は、その他のものの中では、例えば、フェニル、ナフチル、ビフェニル、ジフェニルメチル及び及びベンゾフェノンを挙げることができる。用語「アリール」には、「アリールアルキル」及び「置換アリール」が含まれる。   The term “aryl” is used herein to mean an aromatic substituent, which may be a single aromatic ring or covalently linked together. It may be a condensed or multi-aromatic ring bonded to a common group such as a methylene or ethylene moiety. The common linking group may also be carbonyl in the case of acetophenone. Aromatic rings can include, for example, phenyl, naphthyl, biphenyl, diphenylmethyl, and benzophenone, among others. The term “aryl” includes “arylalkyl” and “substituted aryl”.

「置換アリール」とは、1以上の官能基、例えば、低級アルキル、アシル、ハロゲン、アルキルハロ(例:CF)、ヒドロキシ、アミノ、アルコキシ、アルキルアミノ、アシルアミノ、アシルオキシ、フェノキシ、メルカプトを含む上記アリール、並びに、共有結合により連結しているかもしくはメチレンもしくはエチレン部分などの一般的な基と連結している芳香族環と縮合している飽和及び不飽和環状炭化水素を意味する。また、一般的連結基は、シクロヘキシルフェニルケトンの場合におけるカルボニルでありうる。用語「置換アリール」には「置換アリールアルキル」が含まれる。 “Substituted aryl” means one or more functional groups, for example, the above aryls including lower alkyl, acyl, halogen, alkylhalo (eg, CF 3 ), hydroxy, amino, alkoxy, alkylamino, acylamino, acyloxy, phenoxy, mercapto As well as saturated and unsaturated cyclic hydrocarbons fused to an aromatic ring linked by a covalent bond or linked to a common group such as a methylene or ethylene moiety. The common linking group can also be carbonyl in the case of cyclohexyl phenyl ketone. The term “substituted aryl” includes “substituted arylalkyl”.

「アリールアルキル」という用語は、本明細書中において、アリール基が本明細書中に定義されるアルキル基により別の基に結合していることを特徴とする、該「アリール」のサブセットを意味するものとして使用する。   The term “arylalkyl” means herein a subset of “aryl”, characterized in that an aryl group is attached to another group by an alkyl group as defined herein. Use it as something to do.

「置換アリールアルキル」とは、置換アリール基が本明細書中に定義されるアルキル基により別の基に結合していることを特徴とする、該「置換アリール」のサブセットと定義する。   “Substituted arylalkyl” is defined as a subset of the “substituted aryl” characterized in that a substituted aryl group is attached to another group by an alkyl group as defined herein.

「アシル」という用語は、式中Rが、本明細書中に定義されるアルキル又は置換アルキル、アリール又は置換アリールであるケトン置換基−−(O)Rを表すものとして使用する。   The term “acyl” is used to represent a ketone substituent — (O) R where R is alkyl or substituted alkyl, aryl or substituted aryl as defined herein.

略語
CID 衝突誘起解離
ESI エレクトロスプレーイオン化
MALDI マトリックス支援レーザー脱離イオン化
MS 質量分析
MS/MS タンデム質量分析
MS マルチステージタンデム質量分析(n > 2)。
Abbreviation CID Collision-induced dissociation ESI Electrospray ionization MALDI Matrix-assisted laser desorption ionization MS Mass spectrometry MS / MS Tandem mass spectrometry MS n Multistage tandem mass spectrometry (n> 2).

材料及び方法
材料
モデル合成ペプチド(GAILMGAILA(配列番号1)、GAILMGAILK(配列番号2)、GAILMGAILR(配列番号3)、GAILAGAILA(配列番号4)、GAILAGAILK(配列番号5)及びGAILAGAILR(配列番号6))はAuspep社(Melbourne,Vic,Australia)から取得し、さらなる精製を行うことなく直接使用した。ヨードメタン、ヨードエタン、ヨードベンゼン、ヨードメチルベンゼン、d−アセトフェノン及びブロモアセトフェノンはAldrich社(Castle Hill,NSW,Australia)から購入した。ポリマー担持ピリジルブロミドパーブロミド、ヨード酢酸及びヨードアセトアミドはSigma社(St.Louis,MI,USA)から取得した。メタノール及びアセトニトリル(Chromar グレード)はMallinkrodt社(Paris,KY,USA)から購入した。ギ酸及び酢酸はBDHラボラトリー(Poole,England)から取得した。全ての溶液は、タンデムMilli−Q / Milli−RO システム(Millipore,Bedford,MA,USA)によって精製した脱イオン水を用いて調製した。
Materials and methods
Material model synthetic peptides (GAILMGGAILA (SEQ ID NO: 1), GAILMGAILK (SEQ ID NO: 2), GAILMGAILR (SEQ ID NO: 3), GAILAGAILA (SEQ ID NO: 4), GAILAGAILK (SEQ ID NO: 5) and GAILAGAILR (SEQ ID NO: 6) are Auspep (Melbourne, Vic, Australia) and used directly without further purification. Iodomethane, iodoethane, iodobenzene, iodomethylbenzene, d 5 -acetophenone and bromoacetophenone were purchased from Aldrich (Castle Hill, NSW, Australia). Polymer supported pyridyl bromide perbromide, iodoacetic acid and iodoacetamide were obtained from Sigma (St. Louis, MI, USA). Methanol and acetonitrile (Chromar grade) were purchased from Mallinkrodt (Paris, KY, USA). Formic acid and acetic acid were obtained from the BDH laboratory (Pool, England). All solutions were prepared using deionized water purified by a tandem Milli-Q / Milli-RO system (Millipore, Bedford, MA, USA).

−ブロモアセトフェノンの合成
−ブロモアセトフェノンはFrechetらの方法[Frechet,J.M.J.,Farrall,M.J.及びNuyens,L.J.J.Macromol.Sci.−Chem.1977,A11,507−514]にしたがって合成した。簡潔に述べると、1.25mLのd−アセトフェノンを、4.8gポリマー担持ピリジルブロミドパーブロミド(約3meq Br /樹脂1g)を含む30mLメタノールに添加し、次いで、室温で4時間攪拌しながら反応させた。得られたα−ブロモケトンは、反応混合物をろ過し、溶媒を蒸発させることにより純粋な形態で取得し、次いで、使用前に再結晶化させた。
d 5 - Synthesis d 5 of bromoacetophenone - bromoacetophenone Frechet et al method [Frechet, J. M.M. J. et al. Farall, M .; J. et al. And Nuyens, L .; J. et al. J. et al. Macromol. Sci. -Chem. 1977, A11, 507-514]. Briefly, 1.25 mL of d 5 -acetophenone is added to 30 mL methanol containing 4.8 g polymer supported pyridyl bromide perbromide (about 3 meq Br 3 / resin 1 g) and then stirred at room temperature for 4 hours. It was made to react. The α-bromoketone obtained was obtained in pure form by filtering the reaction mixture and evaporating the solvent and then recrystallized before use.

メチオニン含有ペプチドの側鎖固定電荷誘導体化
メチオニン含有ペプチドの側鎖固定電荷スルホニウムイオン誘導体は、1M溶液のアルキル化剤10μLを、100μgのペプチドを含有させた30% CHCN含有20% 酢酸水溶液100μLに添加することにより調製した。反応は室温で16時間進行させ、その後、サンプルを希釈し、次いで、さらなる精製を行うことなく質量分析装置に導入した。
Side Chain Fixed Charge Derivatization of Methionine-Containing Peptide Side chain fixed charge sulfonium ion derivative of methionine-containing peptide is 10 μL of 1M solution alkylating agent and 100 μg of peptide containing 30% CH 3 CN containing 20% acetic acid aqueous solution 100 μL. It was prepared by adding to The reaction was allowed to proceed for 16 hours at room temperature, after which the sample was diluted and then introduced into the mass spectrometer without further purification.

質量分析
質量分析は、(i)四重極イオントラップ型(Finnigan−MAT モデル LCQ−DECA,San Jose,CA)、(ii)四重極飛行時間型(Micromass モデル Q−TOF2,Manchester,UK)、又は(ii)三連四重極型(Finnigan モデル TSQ,San Jose,CA)質量分析装置のいずれかによって行った。全ての装置に、エレクトロスプレーイオン化インターフェースが装備されている。
Mass spectrometry mass spectrometry is performed using (i) quadrupole ion trap type (Finigan-MAT model LCQ-DECA, San Jose, CA), (ii) quadrupole time-of-flight type (Micromass model Q-TOF2, Manchester, UK). Or (ii) with a triple quadrupole (Finigan model TSQ, San Jose, CA) mass spectrometer. All devices are equipped with an electrospray ionization interface.

四重極イオントラップ質量分析
サンプル(10pmol/μL、50:50:1 H0:CHCN:酢酸中)は流速2μL/分で質量分析装置に導入した。ESIの条件は対象イオンの強度が最大となるように最適化した。標準的条件は、スプレー電圧−5kV、窒素シースガス(sheath gas)30psi、加熱キャピラリー温度150℃であった。MS/MS及びMS実験は、標準的な単離及び励起手順を用いて、選択したイオンの質量に対して行った。取得した全スペクトルは10スキャンの平均である。
A quadrupole ion trap mass spectrometry sample (10 pmol / μL, 50: 50: 1 H 2 0: CH 3 CN: in acetic acid) was introduced into the mass spectrometer at a flow rate of 2 μL / min. The ESI conditions were optimized so that the intensity of the target ions was maximized. Standard conditions were a spray voltage of −5 kV, a nitrogen sheath gas of 30 psi, and a heated capillary temperature of 150 ° C. MS / MS and MS 3 experiments were performed on selected ion masses using standard isolation and excitation procedures. The total spectrum acquired is an average of 10 scans.

四重極飛行時間型質量分析
流速1μL/分でサンプル(イオントラップ型実験のための溶液組成と同一濃度)を注入した後、飛行時間型質量分析装置のV−オプティクスモードを使用してスペクトルを取得した。エレクトロスプレーインターフェース条件は対象イオンの強度が最大となるように最適化した。標準的条件は、スプレー電圧−4.5kV;窒素源ガス1 psi;コーンガス100(任意単位);source温度50℃;desolvation温度150℃;コーン電圧50V(1価イオンの場合)、30V(2価イオンの場合)及び20V(3価イオンの場合)であった。プロダクトイオンの電荷状態の測定を可能にするために、不活性衝突ガスとしてアルゴンを10psiの圧力で使用することによる、エネルギー分解CID MS/MS実験が、分離された同位体エンベローププリカーサーイオン群について自動的に必要とされた。衝突エネルギーは、1価イオンに対して1V増加させる場合には4Vから58Vまで、2価及び3価イオンに対して1V増加させる場合には4Vから20Vまで、2V増加させる場合には20Vから46Vまで増加させた。各衝突エネルギー値について取得したスペクトルは10スキャンの平均である。
After injecting a sample (same concentration as the solution composition for ion trap experiments) at a quadrupole time-of-flight mass spectrometry flow rate of 1 μL / min, the spectrum is obtained using the V-optics mode of the time-of-flight mass spectrometer. I got it. The electrospray interface conditions were optimized to maximize the intensity of the target ions. Standard conditions are: spray voltage −4.5 kV; nitrogen source gas 1 psi; cone gas 100 (arbitrary unit); source temperature 50 ° C .; desolvation temperature 150 ° C .; cone voltage 50 V (for monovalent ions), 30 V (divalent) (In the case of ions) and 20 V (in the case of trivalent ions). An energy-resolved CID MS / MS experiment by using argon as the inert collision gas at a pressure of 10 psi to automatically measure the charge state of the product ions for the isolated isotope envelope precursor ion group Was needed. The collision energy increases from 4V to 58V when increasing by 1V with respect to monovalent ions, from 4V to 20V when increasing by 1V with respect to bivalent and trivalent ions, and from 20V to 46V when increasing by 2V. Increased to. The spectrum acquired for each impact energy value is an average of 10 scans.

三連四重極質量分析
サンプル(1 pmol/μL、50:50:1 H0:CHCN:酢酸中)は、流速200nL/分で手製のナノエレクトロスプレーイオン化源による質量分析装置に導入した。スプレー電圧は−1.8kVに維持した。加熱したキャピラリーの温度は150℃であった。アルゴン衝突ガス圧力は1.5mtorrに維持した。質量分析装置はユニット分離条件下で操作した。中性脱離モードMS/MSスキャン(d−及びd−を含有する2価のイオンに対しては83及び85.5Da、d−及びd−を含有する3価のイオンに対しては53.3及び57Daの中性脱離)は、それぞれ18V及び13Vの衝突エネルギーにて行った。次いで、中性脱離スキャンにより選択的に同定されるペプチドイオンのプロダクトイオン CID MS/MS スペクトルを、2価及び3価の電荷イオンそれぞれに対して18Vと31V、及び13Vと18Vにおいて取得した。示された全スペクトルは20スキャンの平均である。
Triple quadrupole mass spectrometry sample (1 pmol / μL, 50: 50: 1 H 2 0: CH 3 CN: in acetic acid) introduced into mass spectrometer with handmade nanoelectrospray ionization source at a flow rate of 200 nL / min did. The spray voltage was maintained at -1.8 kV. The temperature of the heated capillary was 150 ° C. Argon collision gas pressure was maintained at 1.5 mtorr. The mass spectrometer was operated under unit separation conditions. Neutral desorption mode MS / MS scans (d 0 - and d 5 - 83 and 85.5Da for divalent ions containing, d 0 - and d 5 - to trivalent ions containing 53.3 and 57 Da neutral desorption) were performed at 18V and 13V collision energies, respectively. Product ion CID MS / MS spectra of peptide ions selectively identified by neutral desorption scans were then acquired at 18 V and 31 V and 13 V and 18 V for divalent and trivalent charged ions, respectively. All spectra shown are an average of 20 scans.

キャピラリーRP−HPLCは、以下の(i):Brownlee RP−300、7μm ジメチルオクチルシリカを充填し、溶媒B 0〜100%の直線性60分グラジエントを利用して、流速3.6μL/分で展開させるカラム(200μm I.D.x 150mm O.D 石英ガラス)(この場合、溶媒Aは0.1M 酢酸水溶液であり、溶媒Bは60%アセトニトリルを含有する0.1M 酢酸水溶液である)、又は(ii):Vydac C4を充填し、溶媒B 0〜100%の直線性60分グラジエントを利用して、流速200nL/分で展開させるカラム(75μm I.D.x 150mm O.D石英ガラス)(この場合、溶媒Aは0.1M 酢酸水溶液であり、溶媒Bは60%アセトニトリルを含有する0.1M 酢酸水溶液である)を使用して行った。   Capillary RP-HPLC was developed at a flow rate of 3.6 μL / min using the following (i): Brownlee RP-300, 7 μm dimethyloctyl silica, and using a linear 60 minute gradient of solvent B 0-100%. Column (200 μm ID x 150 mm OD quartz glass) (in this case, solvent A is a 0.1 M acetic acid aqueous solution and solvent B is a 0.1 M acetic acid aqueous solution containing 60% acetonitrile), or (Ii): Column (75 μm ID x 150 mm OD quartz glass) packed with Vydac C4 and developed at a flow rate of 200 nL / min using a linearity 60 min gradient of solvent B 0-100% ( In this case, solvent A is a 0.1 M acetic acid aqueous solution, and solvent B is a 0.1 M acetic acid aqueous solution containing 60% acetonitrile. ) Was performed using.

結果及び検討
固定電荷誘導体を含有するペプチドのCID MS/MSによるタンパク質の同定
選択的なCID MS/MS分離による、ペプチドの選択的同定及び定量のための一般的方法を示すために、本発明においては、メチオニンを含有するペプチドの側鎖固定電荷誘導体化を行った。メチオニン含有ペプチドの固定電荷誘導体化を利用する根拠は、選択的同定及び示差タンパク質発現の定量のための方法は、希少なアミノ酸を含むペプチドの検出に対して特異的であり、それにより、分析に必要なペプチドの数を限定し、さらに、配列データベース内においてタンパク質を総合的にカバーするべきである、という考えに基づく。SWISS−PROTデータベースのリリース40.0には合計101,602のタンパク質エントリーが含まれる。このデータベース中のメチオニン発現率は2.37%である。対照的に、周知の方法であるICAT並びに選択的マススペクトル検出及び定量のための関連する方法において標的とするアミノ酸であるシステインの発現率は1.63%である。個々のデータベースエントリーの中で、85.33%がシステインを含むのに対して、96.9%がメチオニンを含む。メチオニン又はシステインのいずれかを含まないものはわずか1.65%のエントリーに過ぎないのに対して、両方のアミノ酸を含むタンパク質を標的とした場合には98.35%のカバー率が達成される。したがって、メチオニン(又はメチオニン及びシステインの両方)を含有するタンパク質の同定に対して行う方法は、システインのみを標的とする方法よりも、データベース内に示されるタンパク質のより大部分を有意に広くカバーする必要がある。
Results and examination
Identification of Proteins by CID MS / MS of Peptides Containing Fixed Charge Derivatives To show a general method for selective identification and quantification of peptides by selective CID MS / MS separation, in the present invention, methionine Side chain fixed charge derivatization of peptides containing The basis for utilizing fixed charge derivatization of methionine-containing peptides is that the method for selective identification and quantification of differential protein expression is specific for the detection of peptides containing rare amino acids, thereby enabling analysis. Based on the idea that the number of peptides required should be limited and that the protein should be comprehensively covered in the sequence database. Release 40.0 of the SWISS-PROT database includes a total of 101,602 protein entries. The expression rate of methionine in this database is 2.37%. In contrast, the expression rate of cysteine, the target amino acid in the well-known method ICAT and related methods for selective mass spectral detection and quantification, is 1.63%. Of the individual database entries, 85.33% contain cysteine versus 96.9% contain methionine. Only 1.65% of entries do not contain either methionine or cysteine, whereas 98.35% coverage is achieved when targeting proteins containing both amino acids. . Thus, the method performed for the identification of proteins containing methionine (or both methionine and cysteine) covers significantly more of the proteins shown in the database than the method targeting only cysteine. There is a need.

固定電荷スルホニウムイオン誘導体(すなわち、メチオニン又はS−アルキルシステイン側鎖がアルキル化されている誘導体)による、メチオニン含有ペプチド及びS−アルキルシステインの選択的同定及び続く示差定量のために本発明において考案した主な方法並びにタンデム質量分析について、以下に概要を示す。スルホニウム又は4級アルキル固定電荷誘導体を介した、システイン含有ペプチドの選択的同定及び示差定量のための同様の方法、並びにトリプトファン(発現率1.21%)含有ペプチドの選択的同定及び示差定量のための同様の方法についても記載されている。   Conceived in the present invention for the selective identification and subsequent differential quantification of methionine-containing peptides and S-alkylcysteines with fixed charge sulfonium ion derivatives (ie, derivatives in which the methionine or S-alkylcysteine side chain is alkylated). The main method and tandem mass spectrometry are outlined below. Similar methods for selective identification and differential quantification of cysteine-containing peptides via sulfonium or quaternary alkyl fixed charge derivatives, and for selective identification and differential quantification of peptides containing tryptophan (expression rate 1.21%) A similar method is also described.

メチオニン含有ペプチドの固定電荷スルホニウムイオン誘導体化
スルホニウムイオン固定電荷誘導体のCIDを介したメチオニン含有ペプチドの同定は、幾つかの理由から魅力的である。メチオニンは希少なアミノ酸である(上記参照)。スルホニウムイオンの化学的及び生物学的適用についてはこれまでにも多く報告されており、特定のペプチド誘導体を含む適用において、これらのイオンを形成させる試薬を開発するための前例となっている[Stirling,M.J.及びPatai,S.The Chemistry of the Sulfonium Group,Wiley:New York,1981.;Lundblad.Techniques in Protein Modification,Chapter 8“The Modification of Methionine” CRC Press.Florida,1995.;Liu T.−H.“The role of Sulfur in Proteins”In:The Proteins.Volume III,Neurath,Hill及びBoeder.編,Academic NY,1977,Chapter 3,pp239−402.;Gundlach,H.G.Moore,S,及びStein,W.H.J.Biol.Chem.,1959,234,1761−1764.;Lawson,W.B.Gross,E.,Foltz,C.M.及びWitkop,B.J.Am.Chem.Soc.,1961,83,1509−1510.;Lawson,W.B.Gross,E.,Foltz,C.M.及びWitkop,B.J.Am.Chem.Soc.,1962,84,1715−1718.;Gross E.Methods Enzymology 1967,11,238−255.;Degen,J.及びKyte,J.Anal.Biochem.1978,89,529−539.;Kyte,J.,Degen,J.及びHarkins,R.N.Methods Enzymology 1983,91,367−377]。タンパク質及びペプチドのメチオニン残基のアルキル化は、使用するアルキル化剤にかかわらず、低pHにおいて特異的である[Lundblad.Techniques in Protein Modification,Chapter 8 “The Modification of Methionine” CRC Press.Florida,1995.;Liu T.−H.“The role of Sulfur in Proteins” In:The Proteins.Volume III,Neurath,Hill及びBoeder.編 ,Academic NY,1977,Chapter 3,pp239−402]。この選択性の理由は、メチオニン側鎖におけるチオエーテル硫黄原子のアルキル化の速度が実際にpH依存性(pH1まで低い場合でも)であるのに対し、すべてのその他の求核官能基(例えば、システイン、リジン及びヒスチジン残基)は低pHにおいて減少する(脱プロトン化による)ためである。これまでに、スルホニウムイオンは、(a)ペプチド及びタンパク質のメチオニン部位にタグをつけるために[Lundblad.Techniques in Protein Modification,Chapter 8 “The Modification of Methionine” CRC Press.Florida,1995.;Liu T.−H.“The role of Sulfur in Proteins” In:The Proteins.Volume III,Neurath,Hill及びBoeder.編,Academic NY,1977,Chapter 3,pp239−402.;Gundlach,H.G.Moore,S,及びStein,W.H.J.Biol.Chem.,1959,234,1761−1764.;Rogers,G.A.Shaltiel,N,及びBoyer,P.D.J.Biol.Chem.,1976,251,5711−5717.;Toennies,G.及びKolb,J.J.J.Am.Chem.Soc.,1945,67,849−851.;Lavine,T.F.Floyd,N.F,及びCammaroti,M.S.J.Am.Chem.Soc.,1945,67,849−851.;Lawson,W.B.及びSchramm,H.J.J.Am.Chem.Soc.,1962,84,2017−2018]、(b)液相におけるスルホニウムイオンのフラグメント化を介してメチオニン残基に隣接するペプチド結合の切断を誘導するために[Lawson,W.B.Gross,E.,Foltz,C.M.及びWitkop,B.J.Am.Chem.Soc.,1961,83,1509−1510.;Lawson,W.B.Gross,E.,Foltz,C.M.及びWitkop,B.J.Am.Chem.Soc.,1962,84,1715−1718.;Jendrek,J.P.,Barker,R.H.及びAltschul,A.M.Biochim Biophys Acta,1967,136,409−411.;Gross E.Methods Enzymology 1967,11,238−255]、使用されてきた。その他のアルキル化剤も同様の効果のために使用されているが[Tang,J.R.及びHartley,B.S.Biochem.J.1967,102,593.;Tang,J.R.及びHartley,B.S.Biochem.J.1970,118,611]、最も有名で広く研究されている系は臭化シアン反応である[Gross E.Methods Enzymology 1967,11,238−255]。ペプチドの精製[Tang,J.R.及びHartley,B.S.Biochem.J.1967,102,593.;Degen,J.及びKyte,J.Anal.Biochem.1978,89,529−539.;Kyte,J.,Degen,J.及びHarkins,R.N.Methods Enzymology 1983,91,367−377.;Weinberger,S.R.;Viner,R.I.及びHo,P.Electrophoresis.2002,23,3182−3192]並びにメチオニン残基のホモシステイン残基への変換[Chassaing,G;Lavielle,S;Marquet,A.J.Org.Chem.1983,48,1757−60]においてみられる、自己分解タンパク質切断反応[Taylor,KL.;Pohl,J;Kinkade,J.M.,J.Biol.Chem.1992,267,25282−25288]のように、関連する反応がペプチド合成において観察されたことに留意されたい[Gairi,M.,Lloyd−Williams,P.,Albericio,F.及びGiralt,E.Tetrahedron Lett.1994,35,175−178]。メチオニンのスルホニウムイオン誘導体を含む予備実験を、置換アルキルハロゲン化物 RX(式中、Xはハロゲン、Rは置換アルキル基である)を用いて行った[O′Hair,R.A.J.及びReid,G.E.Eur.Mass Spectrom.1999,5,325―334]。これらの予備研究において使用する試薬は、酸性pH条件下、液体中でメチオニン側鎖と特異的に反応し、安定な側鎖スルホニウムイオン誘導体(−CH(CHS(CH)R )を形成する(スキーム1の段階(i))。これらの条件下で、前記試薬は、システイン含有ペプチドの遊離型チオールとは反応しない。しかし、前記試薬は、塩基性pH条件下でシステインチオール側鎖の最初のS−アルキル化後に、システイン含有ペプチドの誘導体化に使用され、誘導体(−CHCHSR)を得ることができる(スキーム2の段階(i))。次に、メチオニンのアルキル化のために用いたのと同一の条件下でこれらのS−アルキルシステイン含有ペプチドをさらにアルキル化することにより、システインの安定なスルホニウムイオン誘導体(−CHCHSR )が形成される[Foti,S.,Saletti,R.及びMarletta,D.Org.Mass Spectrom.1991,26,903−907.;Lapko,V.N.,Smith,D.L.及びSmith,J.B Mass Spectrom.2000,35,572−575](ただし、最初のシステインアルキル化に使用される置換基Rはスルホニウムイオンの安定性を高める(すなわち、電荷が安定である)ものである)(スキーム2の段階(ii))。重要なことは、最初のS−アルキルシステイン誘導体がスルホニウムイオン形成に対して安定でないような条件を選ぶことができ、それにより、システインが予め還元され、S−アルキル化されている場合において、サンプル調製の間に効率的なタンパク分解を行うために、メチオニン含有ペプチドの特異的誘導体化が可能となることである。中性脱離モードスキャンモードCIDタンデム質量分析(MS/MS)スキャン又は通常のCID MS/MS後のポストデータ取得用中性脱離プロダクトイオン検出ソフトウェアを使用して、特徴的であるメチオニンからのCHSRの脱離、及びシステインからのRSRの脱離を介することにより、それぞれのプロダクトイオン[M+nH−CHSR(n+1)+及び[M+nH−RSR(n+l)+の形成を伴い、メチオニン含有ペプチド及びシステイン含有ペプチドを選択的に同定することができる。したがって、メチオニン含有ペプチド及びシステイン含有ペプチドは、−CHに相当しないR基(すなわち、メチオニンの側鎖アルキル基)の使用によって、又は同時に、R基が−CHに相当する場合のシステインの最初に行われるアルキル化により、個別に同定することができる。
Fixed charge sulfonium ion derivatization of methionine containing peptides Identification of methionine containing peptides via the CID of sulfonium ion fixed charge derivatives is attractive for several reasons. Methionine is a rare amino acid (see above). Many chemical and biological applications of sulfonium ions have been reported so far, and have been a precedent for developing reagents that form these ions in applications involving specific peptide derivatives [Stirling , M.M. J. et al. And Patai, S .; The Chemistry of the Sulfonium Group, Wiley: New York, 1981. Lundblad. Techniques in Protein Modification, Chapter 8 “The Modification of Methyline” CRC Press. Florida, 1995. Liu T .; -H. “The role of Sulfur in Proteins” In: The Proteins. Volume III, Neuroth, Hill and Boeder. Hen, Academic NY, 1977, Chapter 3, pp 239-402. Gundlach, H .; G. Moore, S, and Stein, W .; H. J. et al. Biol. Chem. , 1959, 234, 1761-1764. Lawson, W .; B. Gross, E .; , Foltz, C.I. M.M. And Wickkop, B .; J. et al. Am. Chem. Soc. , 1961, 83, 1509-1510. Lawson, W .; B. Gross, E .; , Foltz, C.I. M.M. And Wickkop, B .; J. et al. Am. Chem. Soc. 1962, 84, 1715-1718. Gross E .; Methods Enzymology 1967, 11, 238-255. Degen, J .; And Kyte, J. et al. Anal. Biochem. 1978, 89, 529-539. Kyte, J .; , Degen, J .; And Harkins, R .; N. Methods Enzymology 1983, 91, 367-377]. Alkylation of methionine residues in proteins and peptides is specific at low pH, regardless of the alkylating agent used [Lundblad. Techniques in Protein Modification, Chapter 8 “The Modification of Methyline” CRC Press. Florida, 1995. Liu T .; -H. “The role of Sulfur in Proteins” In: The Proteins. Volume III, Neuroth, Hill and Boeder. Ed., Academic NY, 1977, Chapter 3, pp 239-402]. The reason for this selectivity is that the rate of alkylation of the thioether sulfur atom in the methionine side chain is actually pH-dependent (even as low as pH 1), whereas all other nucleophilic functional groups (eg cysteine Lysine and histidine residues) decrease at low pH (due to deprotonation). To date, sulfonium ions have (a) been tagged to methionine sites of peptides and proteins [Lundblad. Techniques in Protein Modification, Chapter 8 “The Modification of Methyline” CRC Press. Florida, 1995. Liu T .; -H. “The role of Sulfur in Proteins” In: The Proteins. Volume III, Neuroth, Hill and Boeder. Hen, Academic NY, 1977, Chapter 3, pp 239-402. Gundlach, H .; G. Moore, S, and Stein, W .; H. J. et al. Biol. Chem. , 1959, 234, 1761-1764. Rogers, G .; A. Saltiel, N, and Boyer, P .; D. J. et al. Biol. Chem. 1976, 251, 5711-5717. Toennies, G .; And Kolb, J .; J. et al. J. et al. Am. Chem. Soc. , 1945, 67, 849-851. Lavine, T .; F. Floyd, N .; F, and Cammaroti, M .; S. J. et al. Am. Chem. Soc. , 1945, 67, 849-851. Lawson, W .; B. And Schramm, H .; J. et al. J. et al. Am. Chem. Soc. 1962, 84, 2017-2018], (b) to induce cleavage of peptide bonds adjacent to methionine residues via fragmentation of sulfonium ions in the liquid phase [Lawson, W. et al. B. Gross, E .; , Foltz, C.I. M.M. And Wickkop, B .; J. et al. Am. Chem. Soc. , 1961, 83, 1509-1510. Lawson, W .; B. Gross, E .; , Foltz, C.I. M.M. And Wickkop, B .; J. et al. Am. Chem. Soc. 1962, 84, 1715-1718. Jendrek, J .; P. Barker, R .; H. And Altschul, A .; M.M. Biochim Biophys Acta, 1967, 136, 409-411. Gross E .; Methods Enzymology 1967, 11, 238-255]. Other alkylating agents have also been used for similar effects [Tang, J. et al. R. And Hartley, B .; S. Biochem. J. et al. 1967, 102, 593. Tang, J .; R. And Hartley, B .; S. Biochem. J. et al. 1970, 118, 611], the most famous and widely studied system is the cyanogen bromide reaction [Gross E., et al. Methods Enzymology 1967, 11, 238-255]. Purification of peptides [Tang, J. et al. R. And Hartley, B .; S. Biochem. J. et al. 1967, 102, 593. Degen, J .; And Kyte, J. et al. Anal. Biochem. 1978, 89, 529-539. Kyte, J .; , Degen, J .; And Harkins, R .; N. Methods Enzymology 1983, 91, 367-377. Weinberger, S .; R. Viner, R .; I. And Ho, P .; Electrophoresis. 2002, 23, 3182-3192] and conversion of methionine residues to homocysteine residues [Chassasaing, G; Lavielle, S; Marquet, A. et al. J. et al. Org. Chem. 1983, 48, 1757-60], an autolytic protein cleavage reaction [Taylor, KL. Pohl, J; Kinkade, J .; M.M. , J .; Biol. Chem. Note that related reactions have been observed in peptide synthesis, such as [1992, 267, 25282-25288] [Gairi, M .; Lloyd-Williams, P .; Albericio, F .; And Girart, E .; Tetrahedron Lett. 1994, 35, 175-178]. Preliminary experiments involving sulfonium ion derivatives of methionine were performed with substituted alkyl halides R 1 X, where X is a halogen and R is a substituted alkyl group [O'Hair, R .; A. J. et al. And Reid, G .; E. Eur. Mass Spectrom. 1999, 5, 325-334]. The reagents used in these preliminary studies react specifically with methionine side chains in liquids under acidic pH conditions and are stable side chain sulfonium ion derivatives (—CH (CH 2 ) 2 S (CH 3 ) R 1 + ) (Step (i) of Scheme 1). Under these conditions, the reagent does not react with the free thiol of the cysteine-containing peptide. However, the reagent can be used for derivatization of cysteine-containing peptides after the first S-alkylation of the cysteine thiol side chain under basic pH conditions to give the derivative (—CHCH 2 SR 2 ) (Scheme). Stage 2 (i)). Next, these S-alkylcysteine-containing peptides are further alkylated under the same conditions as used for alkylation of methionine to produce stable sulfonium ion derivatives of cysteine (—CHCH 2 SR 1 R 2 + ) Is formed [Foti, S .; Saletti, R .; And Marletta, D .; Org. Mass Spectrom. 1991, 26,903-907. Lapko, V .; N. Smith, D .; L. And Smith, J. et al. B Mass Spectrom. 2000, 35, 572-575] (where the substituent R 2 used for the initial cysteine alkylation is one that enhances the stability of the sulfonium ion (ie, the charge is stable)) (stage of Scheme 2 (Ii)). Importantly, conditions can be chosen such that the initial S-alkylcysteine derivative is not stable to sulfonium ion formation, so that in the case where the cysteine has been previously reduced and S-alkylated, The specific derivatization of methionine-containing peptides is possible for efficient proteolysis during preparation. Neutral Desorption Mode Scan Mode From a characteristic methionine using neutral desorption product ion detection software for post data acquisition after CID tandem mass spectrometry (MS / MS) scan or normal CID MS / MS Through the elimination of CH 3 SR 1 and the elimination of R 1 SR 2 from cysteine, the respective product ions [M + nH—CH 3 SR 1 ] (n + 1) + and [M + nH—R 1 SR 2 ] ( With the formation of n + 1) + , methionine-containing peptides and cysteine-containing peptides can be selectively identified. Thus, a methionine-containing peptide and a cysteine-containing peptide can be produced by the use of an R 2 group that does not correspond to —CH 3 (ie, a side chain alkyl group of methionine), or at the same time, cysteine when the R 2 group corresponds to —CH 3. Can be identified individually by first alkylation.

Figure 2006506647
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この誘導体方法を成功させるためには、得られるスルホニウムイオンの液相及び気相における化学反応を検討する必要がある。これらの液相及び気相化学並びにメチオニン含有ペプチドの固定電荷スルホニウムイオン誘導体についてのフラグメント化挙動の特性決定を、トリプシン処理によって得られるものと類似するよう設計された一連のモデルペプチド(すなわち、タンデム質量分析によるタンパク質同定のために最も一般的に使用されるペプチド類)を用いて調べた。モデルペプチド(GAILXGAILX(配列番号7)、配列中Xはアラニン又はメチオニンであり、Xはアラニン、リジン又はアルギニンのいずれかである)のアミノ酸配列は、観察するフラグメント化挙動における電荷の状態、及びアミノ酸組成の効果について総合的な調査が可能となるように選択した。 In order to make this derivative method successful, it is necessary to study the chemical reaction in the liquid phase and gas phase of the resulting sulfonium ion. A series of model peptides (ie, tandem masses) designed to resemble the fragmentation behavior of these liquid and gas phase chemistry and fixed charge sulfonium ion derivatives of methionine-containing peptides similar to those obtained by trypsinization. The most commonly used peptides for protein identification by analysis were investigated. The amino acid sequence of the model peptide (GAILX 1 GAILX 2 (SEQ ID NO: 7), where X 1 is alanine or methionine and X 2 is either alanine, lysine or arginine) is the charge in the observed fragmentation behavior The conditions were selected so as to enable a comprehensive investigation on the effects of amino acid composition and amino acid composition.

スルホニウムイオン形成のための液相の条件
反応は容易に入手可能な試薬を用いて簡便に行える必要がある。多くの潜在的に有用な試薬が市販されている。その他の潜在的に有用な試薬は、文献に記載されている単純な方法により合成することができる。重要なのは、選択した誘導体に好適な同位体標識を取り込めるか否かが、同一の方法を用いた示差タンパク質発現につづく定量の実現を考えた場合における重要な検討項目であるということである。したがって、これらの試薬の同位体標識誘導体は、市販されているか、又は容易に合成される必要がある。例えば、本発明において、臭素化剤 ポリ(4−ビニルピリジニウムトリブロマイド)を用いて、ワン段階工程でd−アセトフェノンから同位体標識d−ブロモアセトフェノンを容易に調製した(材料及び方法のセクション参照)。反応は、迅速かつ完了するまで進行する必要があり、得られたスルホニウムイオンは溶液中で化学的及び熱的に安定である必要がある[Stirling,M.J.及びPatai,S.The Chemistry of the Sulfonium Group,Wiley:New York,1981.;Stirling C.J.M.Sulfonium Salts in Organic Chemistry of Sulfur Oae,S.編 Plenum Press NY 1977,Chapter 9,pp473−525.;Capozzi,G,及びModena,G.Stud.Org.Chem.1985,19,246−298]。モデルペプチド GAILMGAILK(配列番号2)を用いて、メチオニン側鎖固定電荷スルホニウムイオン形成のための一連の潜在的アルキル化剤、ヨードメタン、ヨードエタン、ヨードベンゼン、ヨードメチルベンゼン、ヨード酢酸、ヨードアセトアミド及びブロモアセトフェノンについて評価した。ペプチドは、100倍モル量過剰の各アルキル化剤とともに4、8、16及び32時間反応させ、次いで、反応の度合を判定するために質量分析法によって分析した。16時間後、アセトフェノンスルホニウムイオン誘導体のみが反応完了まで反応した[March J.“Advanced Organic Chemistry”,第4版 ,Wiley,New York,1992,pp343.;Halvorsen,S.J.Chem.Soc.Chem Comm,1978,327.;Yoh,L.Tetrahedron Lett,1988,29,4431]。エチル誘導体は溶液中で最も低い反応性及び安定性を有することが判明した(16時間後にわずか1%の反応)。全てのその他の試薬は、反応性の点においてこれら両極の間に位置した。ペプチドのアセトフェノン誘導体化スルホニウムイオンは、著しい分解が起こることなく数週間溶液中で安定であることが判明した。システイン残基の遊離型SH基は、メチオニン残基のアルキル化の逆反応へ効果を及ぼすことが示されており[Scheitjter,A.及びAviram,I.FEBS Lett 1972,21,293−296]、また、スルホニウムイオン塩からの遊離型スルフヒドリル受容体へのメチル基の転移は周知の可能な副反応であり[Toennies,G.及びKolb,J.J.J.Am.Chem.Soc.,1945,67,1141−1144.;Naider,F.及びBohak,Z.Biochemistry 1972,11,3208−3211.;Cantoni,G.L.Comp.Biochem.1960,1,181]、タンパク質分解の前にシステインのS−アルキル化を伴う通常行われる段階が有用であり、必要な反応であり得る。
The liquid phase reaction for forming the sulfonium ion needs to be easily performed using a readily available reagent. Many potentially useful reagents are commercially available. Other potentially useful reagents can be synthesized by simple methods described in the literature. Importantly, whether or not a suitable isotope label can be incorporated into the selected derivative is an important consideration when considering the realization of quantification following differential protein expression using the same method. Accordingly, isotopically labeled derivatives of these reagents are either commercially available or need to be easily synthesized. For example, in the present invention, the brominating agent poly (4-vinylpyridinium tribromide) was used to easily prepare isotope labeled d 5 -bromoacetophenone from d 5 -acetophenone in a one-step process (Materials and Methods section). reference). The reaction must proceed rapidly and to completion, and the resulting sulfonium ions must be chemically and thermally stable in solution [Stirling, M., et al. J. et al. And Patai, S .; The Chemistry of the Sulfonium Group, Wiley: New York, 1981. Stirling C .; J. et al. M.M. Sulfonium Salts in Organic Chemistry of Sulfur Oae, S. Ed. Plenum Press NY 1977, Chapter 9, pp 473-525. Capozzi, G, and Moderna, G .; Stud. Org. Chem. 1985, 19, 246-298]. A series of potential alkylating agents for the formation of methionine side chain fixed charge sulfonium ions, iodomethane, iodoethane, iodobenzene, iodomethylbenzene, iodoacetic acid, iodoacetamide and bromoacetophenone using the model peptide GAILGGAILK (SEQ ID NO: 2) Was evaluated. The peptides were reacted with a 100-fold molar excess of each alkylating agent for 4, 8, 16 and 32 hours and then analyzed by mass spectrometry to determine the extent of the reaction. After 16 hours, only the acetophenonesulfonium ion derivative reacted until completion of the reaction [March J. et al. “Advanced Organic Chemistry”, 4th edition, Wiley, New York, 1992, pp 343. Halvorsen, S .; J. et al. Chem. Soc. Chem Comm, 1978, 327. Yoh, L .; Tetrahedron Lett, 1988, 29, 4431]. The ethyl derivative was found to have the lowest reactivity and stability in solution (only 1% reaction after 16 hours). All other reagents were located between these extremes in terms of reactivity. The acetophenone derivatized sulfonium ion of the peptide was found to be stable in solution for several weeks without significant degradation. Free SH groups of cysteine residues have been shown to have an effect on the reverse reaction of alkylation of methionine residues [Scheitjter, A. et al. And Aviram, I. et al. FEBS Lett 1972, 21, 293-296], and the transfer of a methyl group from a sulfonium ion salt to a free sulfhydryl receptor is a well-known possible side reaction [Toennies, G. et al. And Kolb, J .; J. et al. J. et al. Am. Chem. Soc. , 1945, 67, 1141-1144. Naider, F .; And Bohak, Z .; Biochemistry 1972, 11, 3208-3211. Cantoni, G .; L. Comp. Biochem. 1960, 1, 181], a routine step involving S-alkylation of cysteine prior to proteolysis is useful and may be a necessary reaction.

スルホニウムイオンフラグメント化のための気相の条件
試験した全てのスルホニウムイオン(溶液中における反応性の低いものを含む)は気相において安定であることが判明したので、それらをMS/MS実験用の質量として選択し、操作することができた。CHSRの中性脱離を介してフラグメント化させることにより、全てのイオンについて固有のフィンガープリントが得られることが判明した(スキーム1参照)。固定電荷誘導体からのCHSRの脱離は、小モデル系[Reid,G.E.,Simpson,R.J.及びO′Hair,R.A.J.J.Am.Soc.Mass Spectrom.2000,11,1047−1060.;O′Hair,R.A.J.及びReid,G.E.Eur.Mass Spectrom.1999,5,325−334]、ペプチド[Foti,S.,Saletti,R.及びMar1etta,D.Org.Mass Spectrom.1991,26,903−907]並びにタンパク質[Lapko,V.N.,Smith,D.L.及びSmith,J.B.Mass Spectrom.2000,35,572−575]において今までに観察されている。これらの気相の反応は上記した液相の反応と類似することに留意されたい。安定したアルキルカチオン又はアルケンを得るために、分子内プロトン移動を介した電荷移動、アルキル基転移、並びに、結合の切断などの副反応は回避する必要がある[O‘Hair,R.A.J.,Freitas,M.A.,Gronert,S.,Schmidt,J.A.R.及びWilliams,T.D.J.Org.Chem.,1995,60,1990−1998.;Mudd,S.H.ら Biochem,1966,5,1653.;Deakyne,C.A.ら J.Mol.Struct.1999,485/486,33−41.;Markham,G.D.及びBock,C.W.J Phys Chem,1993,97,5562−5569.;Katritzky,A.R.ら Int J.Mass Spectrom,1997,165/166,577−583.;Buckley,N.ら J Org.Chem.1996,61,2753−62.;Mestdagh,H.ら Org Mass Spectrom.1986,21,321−327.;Mestdagh,H.ら Org Mass Spectrom.1988,23,246−251]。プロトン移動(スキーム3、経路1)は硫黄イリドを生じ得る。(CHイオンの酸性度(又は共役塩基(CHS(CH)のプロトン親和性)は不明だが、水酸化物イオン(HO−)又はアルキルリチウム試薬などの塩基を用いてスルホニウムイオンを脱プロトン化することにより、溶液中に硫黄イリドが形成され得る[Trost,B.M.及びMelvin,L.S.“Sulfur Ylides:Emerging Synthetic Intermediates”.Academic Press:NY 1975]。高エネルギー転移状態(共直線性幾何)のため分子内S2はまれにしか生じないことから、アルキル転移(スキーム3、経路2)が直ちに問題となることはない[O′Hair,R.A.J.,Freitas,M.A.,Gronert,S.,Schmidt,J.A.R.及びWilliams,T.D.J.Org.Chem.,1995,60,1990−1998]。幾つかの生物学的硫黄系の液相メチルカチオンアフィニティー(MCAs)ついて研究がなされている[Mudd,W.A.,Klee P.D.Biochem,1966,5,1653]。残念なことに、気相 MCAsは、ジメチルスルフィドの実験的及び理論的推定[Deakyne,C.A.;Knuth,D.M.;Meot−Ner,M.;Breneman,C.M.;Liebman,J.F.J.Mol.Struct.1999,485/486,33−41]並びに、幾つかのその他スルフィドの理論的推定[Markham,G.D.及びBock,C.W.J Phys Chem,1993,97,5562−5569]に限られる。その他の切断されるアルキル基の結合力は、濃縮相及び気相の両方において知られていないと思われる。しかし、質量分析によって分析されるスルホニウムイオンのフラグメント化反応については、幾つかの研究が存在している[Katritzky,AR Shipkova,PA Watson,CH Eyler,JR.及びKevill DN.Int J Mass Spectrom,1997,165/166,577−583.;Buckley,N;Maltby,D;Burlingame,A L.;Oppenheimer,NJ.J.Org.Chem.1996,61,2753−62、(d)Mestdagh,H;Morin,N;Rolando,C.Org.Mass Spectrom.1986,21,321−327.;Mestdagh,H;Morin,N;Rolando,C.Org.Mass Spectrom.1988,23,246−51]。スキーム3(経路3)は、最も安定性の低いカルボカチオン(CH )を非常に形成しにくい。スキーム3(経路4及び5)に関する問題点は、それぞれ、安定なイオンを生じないR基を選択すること(例えば、ベンジル基などを避ける)、及びアルケンを形成しないR基を選択すること(例えば、エチル又は置換エチル基並びに、より高次の同族体を避ける)ことにより回避することができる。メチオニン及びS−アルキルシステイン残基のスルホニウムイオンにおけるフラグメント化反応間の差異(すなわち、システインからのRSRの脱離(スキーム2)と対比したメチオニンからのCHSRの脱離(スキーム1))は明瞭である。このことは、メチル基ではないアルキル基R(すなわち、R≠CH)を用いることにより達成し得る。
Gas Phase Conditions for Sulfonium Ion Fragmentation All tested sulfonium ions (including those that are less reactive in solution) were found to be stable in the gas phase, so they can be used for MS / MS experiments. The mass could be selected and manipulated. Fragmentation through neutral elimination of CH 3 SR 1 was found to yield unique fingerprints for all ions (see Scheme 1). The desorption of CH 3 SR 1 from the fixed charge derivative is a small model system [Reid, G. E. , Simpson, R .; J. et al. And O'Hair, R .; A. J. et al. J. et al. Am. Soc. Mass Spectrom. 2000, 11, 1047-1060. O'Hair, R .; A. J. et al. And Reid, G .; E. Eur. Mass Spectrom. 1999, 5, 325-334], peptides [Foti, S .; Saletti, R .; And Mar1etta, D .; Org. Mass Spectrom. 199, 26, 903-907] as well as proteins [Lapko, V .; N. Smith, D .; L. And Smith, J. et al. B. Mass Spectrom. 2000, 35, 572-575]. Note that these gas phase reactions are similar to the liquid phase reactions described above. In order to obtain stable alkyl cations or alkenes, side reactions such as charge transfer via intramolecular proton transfer, alkyl group transfer, and bond breakage should be avoided [O'Hair, R .; A. J. et al. Freitas, M .; A. Gronert, S .; Schmidt, J .; A. R. And Williams, T .; D. J. et al. Org. Chem. 1995, 60, 1990-1998. Mudd, S .; H. Biochem, 1966, 5, 1653. Deakyne, C .; A. Et al. Mol. Struct. 1999, 485/486, 33-41. Markham, G .; D. And Bock, C.I. W. J Phys Chem, 1993, 97, 5562-5569. Katritzky, A .; R. Int J. et al. Mass Spectrom, 1997, 165/166, 577-583. Buckley, N .; J Org. Chem. 1996, 61, 2753-62. Mestdagh, H .; Org Mass Spectrom. 1986, 21, 321-327. Mestdagh, H .; Org Mass Spectrom. 1988, 23, 246-251]. Proton transfer (Scheme 3, Route 1) can give sulfur ylides. Although the acidity of (CH 3 ) 3 S + ion (or the proton affinity of the conjugate base (CH 3 ) 2 S (CH 2 )) is unknown, a base such as a hydroxide ion (HO-) or an alkyllithium reagent can be used. Can be used to deprotonate sulfonium ions to form sulfur ylides in solution [Trost, B. et al. M.M. And Melvin, L .; S. “Sulfur Ylids: Emerging Synthetic Intermediates”. Academic Press: NY 1975]. Due to the high energy transition state (colinear geometry), intramolecular S N 2 occurs rarely, so the alkyl transition (Scheme 3, pathway 2) does not immediately become a problem [O'Hair, R .; A. J. et al. Freitas, M .; A. Gronert, S .; Schmidt, J .; A. R. And Williams, T .; D. J. et al. Org. Chem. 1995, 60, 1990-1998]. Several biological sulfur-based liquid phase methyl cation affinities (MCAs) have been studied [Mudd, W. et al. A. , Klee P. et al. D. Biochem, 1966, 5, 1653]. Unfortunately, gas phase MCAs are experimental and theoretical estimates of dimethyl sulfide [Deakyne, C .; A. Knud, D .; M.M. Meot-Ner, M .; Breneman, C .; M.M. Liebman, J .; F. J. et al. Mol. Struct. 1999, 485/486, 33-41], as well as theoretical estimates of some other sulfides [Markham, G. et al. D. And Bock, C.I. W. J Phys Chem, 1993, 97, 5562-5569]. The binding strength of other cleaved alkyl groups appears to be unknown both in the concentrated phase and in the gas phase. However, there are several studies on the fragmentation reaction of sulfonium ions analyzed by mass spectrometry [Katritzky, AR Shipkova, PA Watson, CH Eyler, JR. And Kevil DN. Int J Mass Spectrom, 1997, 165/166, 577-583. Buckley, N; Maltby, D; Burlingame, AL. Openheimer, NJ. J. et al. Org. Chem. 1996, 61, 2753-62, (d) Mestdagh, H; Morin, N; Rolando, C .; Org. Mass Spectrom. 1986, 21, 321-327. Mestdagh, H; Morin, N; Rolando, C .; Org. Mass Spectrom. 1988, 23, 246-51]. Scheme 3 (Route 3) is very difficult to form the least stable carbocation (CH 3 + ). The problems with Scheme 3 (routes 4 and 5) are to select R 1 groups that do not produce stable ions, respectively (for example, avoid benzyl groups, etc.) and to select R 1 groups that do not form alkenes. (E.g. avoiding ethyl or substituted ethyl groups and higher homologues). Differences between fragmentation reactions at the sulfonium ion of methionine and S-alkyl cysteine residues (ie, elimination of CH 3 SR 1 from methionine as opposed to elimination of R 1 SR 2 from cysteine (Scheme 2) (Scheme 1)) is clear. This can be achieved by using an alkyl group R 2 that is not a methyl group (ie, R 2 ≠ CH 3 ).

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本明細書に記載の作業に好適なスルホニウムイオン試薬の一般的構造
これまでに本発明において調べられた試薬の中で、α−カルボニル含有アルキル化剤、ヨード酢酸、ヨードアセトアミド及びブロモアセトフェノンは、好ましい上記液相及び気相反応特性を示すものである。これらのうちで、アセトフェノンは、(例えば、d−ブロモアセトフェノン又は13−ブロモアセトフェノンの合成を介して)好適な同位体標識の取り込みを容易にして、続く定量を可能にすることから、これ以降に使用される試薬となっている。しかし、一般構造XRを有する任意の試薬(式中Xは、例えば、ハロゲン化物、スルホン酸エステル、過塩素酸エステル又はクロロスルホン酸エステルからなる任意の好適な脱離基であり[March J.“Advanced Organic Chemistry”,第4版,Wiley,New York,1992,pp 352−357]、またRは脱離基に隣接した炭素を伴う任意の基質、例えばアルキル、アリール、又はα−カルボニル基であり、上記に示唆される例外を伴って、示差定量に使用できるように、そこに同位体的もしくは構造的な標識を取り込むことができる)が重要であろう。
General Structure of Sulfonium Ion Reagents Suitable for the Work Described herein Among the reagents investigated so far in the present invention, α-carbonyl-containing alkylating agents, iodoacetic acid, iodoacetamide and bromoacetophenone are preferred. The liquid phase and gas phase reaction characteristics are shown. Of these, acetophenone facilitates incorporation of a suitable isotope label (eg, via the synthesis of d 5 -bromoacetophenone or 13 C 6 -bromoacetophenone) and allows subsequent quantification, It is a reagent used after this. However, any reagent having the general structure XR, where X is any suitable leaving group consisting of, for example, halide, sulfonate ester, perchlorate ester or chlorosulfonate ester [March J. " Advanced Organic Chemistry ", 4th edition, Wiley, New York, 1992, pp 352-357], and R is any substrate with a carbon adjacent to the leaving group, such as an alkyl, aryl, or α-carbonyl group It may be important to be able to incorporate isotopic or structural labels into it, so that it can be used for differential quantification, with the exceptions suggested above.

メチオニン固定電荷スルホニウムイオン誘導体のフラグメント化挙動試験
四重極イオントラップ型質量分析装置におけるCID MS/MS及びMS 試験
未修飾及びアセトフェノン側鎖が誘導体化したスルホニウムイオンメチオニンを含有するペプチドであるGAILMGAILX(配列番号8)(Xはアラニン、リジン又はアルギニン、及びアセトフェノン側鎖が誘導体化したスルホニウムイオンメチオニンを含有するペプチドの、四重極イオントラップ型質量分析におけるイオンを含む3価に荷電したリジン及びアルギニンである)の、1価及び2価に荷電したイオンのCID MS/MSにより得られるプロダクトイオンスペクトルを、図1から図8に示す。プロトンのみの付加によりイオン化される未修飾ぺプチドの1価及び2価に荷電した型は、全てペプチド基本骨格に従う解離から最初にイオン化され、b−及びy−型のイオンを優勢とする。
Fragmentation behavior test of methionine fixed charge sulfonium ion derivatives
GILDGAILX (SEQ ID NO: 8), a peptide containing sulfonium ion methionine unmodified and derivatized in the acetophenone side chain in a CID MS / MS and MS 3 test in a quadrupole ion trap mass spectrometer (X is alanine, lysine or Trivalently charged lysine and arginine containing ions in a quadrupole ion trap mass analysis of a peptide containing arginine and a sulfonium ion methionine derivatized with an acetophenone side chain. Product ion spectra obtained by CID MS / MS of charged ions are shown in FIGS. All monovalent and divalent charged forms of unmodified peptides that are ionized by the addition of only protons are first ionized from dissociation according to the peptide backbone, predominating the b- and y-type ions.

対照的に、アセトフェノン側鎖スルホニウムメチオニンを含むペプチドイオン誘導体は、各々がスルホニウムイオンに由来する単一の固定電荷を有し、0、1、2個のプロトンを伴い、それぞれ1価、2価もしくは3価に荷電したイオンに対する平衡を作り上げる。これらのイオンについての、それぞれの場合における、単離されたプリカーサーイオンのCID MS/MSに続く圧倒的に優勢なフラグメント化経路は、メチオニン側鎖上の固定電荷の部位でのα−CH−S結合の選択的開裂に相当し、S−メチルアセトフェノン(CHSCHCOC)(−CHS(AP)と記載する)の中性側鎖の脱離をもたらす。したがって、側鎖から中性脱離によって形成されるプロダクトイオンは、プリカーサーイオンが有するのと同じ荷電状態(イオン化されたプロトン数)を有することに留意することが重要である。3価に荷電したイオンの例は唯一の部分的例外であり、図5A及び8Aにおいては、プロトン化されたS−メチルアセトフェノン(CHSCHCOC+H)((−CHS(AP)+Hと記載する)の幾つかの荷電側鎖の脱離が(相当するプロトン化されたS−メチルアセトフェノン(CHS(AP)+Hと記載)イオンを伴って)観察された。3価に荷電したプリカーサーイオンからの荷電側鎖の脱離は、プリカーサーイオンのα−CH−S共有結合の解離に続く中性脱離に由来するプロトン移動によって起こるが、その結果得られるイオン分子複合体が個々の生成物に解離するよりも前に起きると予測され、その理由はニオブの反発によると予測される。 In contrast, peptide ion derivatives containing acetophenone side chain sulfonium methionine each have a single fixed charge derived from the sulfonium ion, with 0, 1, 2 protons, monovalent, divalent or Creates an equilibrium for trivalently charged ions. The overwhelmingly dominant fragmentation pathway for these ions in each case following the CID MS / MS of the isolated precursor ion is the α-CH 2 − at the site of fixed charge on the methionine side chain. corresponds to the selective cleavage of the S bond, S- methyl acetophenone (CH 3 SCH 2 COC 6 H 5) - resulting in elimination of the neutral side chains (CH 3 S (AP) to as). Therefore, it is important to note that the product ions formed by neutral elimination from the side chains have the same charge state (number of ionized protons) that the precursor ions have. The example of a trivalent charged ion is the only partial exception, and in FIGS. 5A and 8A, protonated S-methylacetophenone (CH 3 SCH 2 COC 6 H 5 + H + ) ((— CH 3 S (AP) + elimination of several charged side chains of H + to as) it is (corresponding protonated S- methylacetophenone (CH 3 S (AP) + H + and forth) with an ion) is observed The elimination of the charged side chain from the trivalently charged precursor ion occurs by proton transfer resulting from neutral elimination following the dissociation of the α-CH 2 —S covalent bond of the precursor ion. It is expected that the resulting ionic molecule complex will occur before dissociating into individual products, and the reason is expected to be due to the repulsion of niobium.

固定電荷誘導体からのCHSCHCOCの中性脱離に関する、2つの可能性ある経路による潜在的メカニズムをスキーム4に示す。 The potential mechanism by two possible pathways for the neutral elimination of CH 3 SCH 2 COC 6 H 5 from a fixed charge derivative is shown in Scheme 4.

Figure 2006506647
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スキーム4の経路1は、アルギニンやリジンの塩基性側鎖やN−末端アミノ基、又は基本骨格アミドカルボニル基などの分子内求核試薬(Nu)による直接的プロトン移動を含み、中性の脱離を伴って、83Daの質量を有する新規のアミノ酸誘導体である3−アミノ−1−ブテン酸(ビニルグリシン)を生じる。あるいは、フラグメント化が求核試薬の攻撃メカニズムにより引き起こされ、それによって隣接するアミドカルボニルが側鎖を攻撃して、環状生成物を生じながら中性脱離を引き起こす(修飾メチオニン残基のN−末端側における、アミドカルボニルによる求核攻撃によって形成される6員環生成物としてスキーム4の経路2に示す)。このメカニズムは、求核攻撃過程がプロトン化ペプチドイオンのフラグメント化に含まれる主要な過程である[O‘Hair,R.A.J.J.Mass Spectrom.2000,35,1377−1381.Schlosser,A.及びLehmann,W.D.J.Mass Spectrom.2000,35,1382−1390]という認識が高まりつつあることと一致する。プリカーサーイオン(経路1)又はメチオニン側鎖の切断に次いで形成されるプロダクトイオン(経路2Aもしくは2B)のいずれかの中に存在する酸性プロトンの分子内移動は、このプロトンの「可動化(mobilization)」をもたらし、これにより、続くフラグメント化反応(プロトン化ペプチドイオンのフラグメント化を理論的に説明するために構築された移動プロトンモデルに従う)に関与できるようになる[Wysocki,V.H.,Tsaprailis,G.,Smith,L.L.及びBreci,L.A.J.Mass Spectrom.2000,35,1399−1406]。もしこの反応過程がスキーム4の経路2を介して起こるのであれば、環状生成物中に取り込まれるアミド結合は続く開裂には適用されにくいであろう。しかし、分子内移動(経路2A)を介した環状生成物の開環は非環式アミノ酸誘導体を生じ、それにより、続くプロダクトイオンのフラグメント化を行わせ、N−末端及びC−末端側におけるアミノ酸誘導体の新たな形成を起こさせる。   Route 1 in Scheme 4 involves direct proton transfer by intramolecular nucleophiles (Nu) such as arginine or lysine basic side chains, N-terminal amino groups, or basic skeleton amide carbonyl groups. With separation, it produces 3-amino-1-butenoic acid (vinyl glycine), a novel amino acid derivative having a mass of 83 Da. Alternatively, fragmentation is caused by the nucleophile attack mechanism, whereby the adjacent amide carbonyl attacks the side chain, causing neutral elimination while producing a cyclic product (the N-terminus of the modified methionine residue). On the side, shown as route 6 in Scheme 4 as a 6-membered ring product formed by nucleophilic attack by amide carbonyl). This mechanism is the main process in which the nucleophilic attack process is involved in the fragmentation of protonated peptide ions [O'Hair, R .; A. J. et al. J. et al. Mass Spectrom. 2000, 35, 1377-1381. Schlosser, A.M. And Lehmann, W .; D. J. et al. Mass Spectrom. 2000, 35, 1382-1390], which is consistent with the increasing recognition. The intramolecular movement of acidic protons present in either the precursor ion (path 1) or the product ion (path 2A or 2B) formed following cleavage of the methionine side chain is the “mobilization of this proton. Which allows it to participate in subsequent fragmentation reactions (following the mobile proton model built to theoretically explain fragmentation of protonated peptide ions) [Wysocki, V., et al. H. Tsaprailis, G .; Smith, L .; L. And Breci, L .; A. J. et al. Mass Spectrom. 2000, 35, 1399-1406]. If this reaction process occurs via Route 2 in Scheme 4, the amide bond incorporated into the cyclic product will not be applicable to subsequent cleavage. However, opening of the cyclic product via intramolecular transfer (path 2A) yields an acyclic amino acid derivative, thereby causing subsequent fragmentation of the product ion, and amino acids at the N-terminal and C-terminal sides. Causes new formation of the derivative.

スルホニウムイオン誘導体化したペプチドが、ほぼ限定的にCHSCHCOCの中性脱離を経由してフラグメント化し、荷電プロダクトイオンを生じるという前提のもと、各ペプチドイオンに対する中性脱離プロダクトイオンは質量で選択され、次いで、好ましいフラグメント化経路に対する証拠を得るため、及び配列解析によるその同定をも行うための付加的な構造情報をもたらすために、さらなるタンデム質量分析(MS)段階に供される。上記に論考された中性脱離プロダクトイオンの各々の、CID MSに次いで得られるスペクトルを、図1Bから図4Bの挿入図、図5Aの挿入図、図6B及び図7Bの挿入図、及び図8Aの挿入図に示す。1価及び2価にプロトン化された非修飾ペプチドイオンの場合に類似して、固定電荷誘導体からの中性脱離によって生成する[M+nH−CHSCHCOC(n+1)+プロダクトイオンのMSは、b−型及びy−型のイオンを優勢とするペプチド基本骨格に従う解離から最初に生じる生成物の形成をもたらす。非修飾ペプチドのMS/MSプロダクトイオンスペクトル、及び[M+nH−CHSCHCOC(n+1)+プロダクトイオンのMSスペクトルの直接的比較は、幾つかの興味深い点を明らかにする。 Under the assumption that the sulfonium ion derivatized peptide fragments almost exclusively through CH 3 SCH 2 COC 6 H 5 neutral elimination, resulting in a charged product ion, neutral desorption for each peptide ion. The isolated product ions are selected by mass and then further tandem mass spectrometry (MS 3 ) to provide additional structural information for obtaining evidence for a preferred fragmentation pathway and also for its identification by sequence analysis. Provided to the stage. The spectra obtained after CID MS 3 for each of the neutral desorption product ions discussed above are shown in the insets of FIGS. 1B-4B, the insets of FIG. 5A, the insets of FIGS. 6B and 7B, and Shown in the inset of FIG. 8A. [M + nH—CH 3 SCH 2 COC 6 H 5 ] (n + 1) + product generated by neutral elimination from a fixed charge derivative, similar to the case of monovalent and divalent protonated unmodified peptide ions The ionic MS 3 results in the formation of a product that initially results from dissociation according to the peptide backbone, predominating the b- and y-type ions. MS / MS product ion spectrum of the unmodified peptide, and [M + nH-CH 3 SCH 2 COC 6 H 5] (n + 1) + direct comparison MS 3 spectrum of product ions reveals points several interesting.

(i)ほとんどの場合において、スルホニウムイオン側鎖の脱離によって形成される修飾ビニルグリシン残基のいずれかの側鎖上のアミド結合の開裂がMSに続いて観察され、このことは、フラグメント化する種がスキーム4の経路1、もしくはスキーム4の経路2により形成される環状生成物の開環のいずれかによって生成する非環式ビニルグリシン残基を含むことを示唆する。 (I) In most cases, cleavage of the amide bond on either side chain of the modified vinylglycine residue formed by the elimination of the sulfonium ion side chain is observed following MS 3 , indicating that the fragment This suggests that the species to be converted comprises an acyclic vinylglycine residue generated by either ring opening of the cyclic product formed by Route 1 of Scheme 4 or Route 2 of Scheme 4.

(ii)1価に荷電したメチオニン側鎖固定電荷ペプチドイオンのMS(図1B、3B及び6Bの挿入図)に対して、[M+nH−CHSCH(n+1)+プロダクトイオンのMSに続く、より多くの「系列」イオンのフラグメント化が観察され、非修飾メチオニン含有ペプチドのMS/MSにより得られる結果と比較して、水やアンモニアの脱離及びa−型プロダクトイオンの生成などの「非系列」イオンの開裂が少ない。この知見は、ペプチドのフラグメント化に対する移動プロトンモデルにより容易に説明しうる[Wysocki,V.H.,Tsaprailis,G.,Smith,L.L.及びBreci,L.A.J.Mass Spectrom.2000,35,1399−1406]。1価に荷電したスルホニウムイオンペプチド誘導体の場合、側鎖の脱離において生成する酸性プロトンは、スキーム4の経路1における開裂のための直接的プロトン移動メカニズムによって、もしくはスキーム4の経路2Aにより示される環状生成物の開環によって、ペプチド基本骨格上へと迅速に移動され、続くフラグメント化が基本骨格にしたがって起こり得るようにする。一方で、エレクトロスプレーにより直接的に生成する1価プロトン化イオンの場合には、イオン化するプロトンは最初にアルギニンやリジン等の塩基性側鎖上に位置し、次なる基本骨格のフラグメント化を起こさせるためには、プロトン移動に対する障壁を克服するための多大なエネルギーが最初に供給されなければならない。そのようなものとして、プリカーサーイオン及びプロダクトイオンからの水やアンモニア等の低分子の脱離、及びa−型プロダクトイオンの生成を含むその他の工程が、ゆえに、基本骨格開裂とうまく競合する。その他のペプチドに対して、2価プロトン化リジン及びアルギニンを含有するメチオニン側鎖固定電荷[M+nH−CHSCHCOC(n+1)+MS/MSプロダクトイオンからMSにより生成するプロダクトイオン(図4B及び図7Bの挿入図)は、非修飾2価プロトン化ペプチドイオンのMS/MSから得られるものと類似であった。しかし、アセトフェノン修飾されたGAILMGAILA(配列番号1)ペプチドの解離から生成する2価プロトン化プロダクトイオンのMS(図2Bの挿入図)は、b及びb 2+イオンを優勢として、非修飾ペプチドのMS/MSにより得られる結果よりも少ない生成物を生じる。このことは、この場合において、プリカーサー中に最初に存在するプロトン及び、2価に荷電したスルホニウムイオン誘導体からの側鎖脱離によって生成する酸性プロトンが、1つのプロトンがアミノ末端上に存在し、かつもう一つのプロトンが基本骨格上に存在するような位置で2価にプロトン化されているペプチドの場合ほどには「可動性」でないことを示唆する;これも再び、固定電荷誘導体から形成される最初の環状生成物と一致する。3価にプロトン化したリジン及びアルギニンを含有するメチオニン側鎖固定電荷[M+nH−CHSCHCOC(n+1)+MSプロダクトイオン(図5A及び図8Aの挿入図)は、主にy 2+プロダクトイオンを生じ、その他のy−型イオンも少量明らかに生じることがわかった。 (Ii) [M + nH—CH 3 SCH 2 C 6 H 5 ] (n + 1) + product for MS 3 of monovalently charged methionine side chain fixed charge peptide ion (inset of FIGS. 1B, 3B and 6B ) More “series” ion fragmentation was observed following MS 3 of the ion and compared to the results obtained by MS / MS of the unmodified methionine-containing peptide, water and ammonia desorption and a-type product Less cleavage of “non-series” ions, such as ion production. This finding can be easily explained by a mobile proton model for peptide fragmentation [Wysocki, V. et al. H. Tsaprailis, G .; Smith, L .; L. And Breci, L .; A. J. et al. Mass Spectrom. 2000, 35, 1399-1406]. In the case of monovalently charged sulfonium ion peptide derivatives, the acidic protons generated in the elimination of the side chain are shown by the direct proton transfer mechanism for cleavage in Route 4 of Scheme 4 or by Route 2A of Scheme 4. Ring opening of the cyclic product allows rapid movement onto the peptide backbone, allowing subsequent fragmentation to occur according to the backbone. On the other hand, in the case of monovalent protonated ions generated directly by electrospray, the proton to be ionized is first located on a basic side chain such as arginine or lysine, causing fragmentation of the next basic skeleton. To do so, a great deal of energy must first be supplied to overcome the barrier to proton transfer. As such, other processes, including the elimination of small molecules such as water and ammonia from precursor and product ions, and the generation of a-type product ions, therefore compete well with basic skeletal cleavage. Product produced by MS 3 from methionine side chain fixed charge [M + nH—CH 3 SCH 2 COC 6 H 5 ] (n + 1) + MS / MS product ion containing divalent protonated lysine and arginine for other peptides The ions (insets in FIGS. 4B and 7B) were similar to those obtained from MS / MS of unmodified divalent protonated peptide ions. However, the MS 3 of the divalent protonated product ion generated from the dissociation of the acetophenone-modified GAILGGAILA (SEQ ID NO: 1) peptide (inset in FIG. 2B) is the unmodified peptide with the b 9 and b 9 2+ ions predominating. Produces less product than the results obtained by MS / MS. This means that in this case, the first proton present in the precursor and the acidic proton produced by side chain elimination from the divalently charged sulfonium ion derivative are present on the amino terminus, And suggests that it is not as “mobile” as in the case of a peptide that is divalently protonated at a position where another proton is present on the basic skeleton; this is again formed from a fixed charge derivative. Consistent with the first cyclic product. The methionine side chain fixed charge [M + nH—CH 3 SCH 2 COC 6 H 5 ] (n + 1) + MS 3 product ion (inset of FIG. 5A and FIG. 8A) containing trivalent protonated lysine and arginine is the main It was found that y 8 2+ product ions were produced in the reaction, and other y-type ions were also produced in small amounts.

(iii)[M+nH−CHS(AP)](n+1)+プロダクトイオンのMSに対し必要な衝突エネルギーは、それぞれの荷電状態に対する非修飾ペプチド[M+nH]n+プリカーサーイオンのMS/MSに対し必要とされるものよりも一貫して高い。このことは、中性脱離によって生じるプリカーサーイオンのフラグメント化が、エレクトロスプレーイオン化により直接的に生じるプリカーサーと比較してより高い活性化障壁を有していることを示唆し、また、続く解離の前に開環を必要として、再び、スキーム4の経路2における固定電荷誘導体からの環状プロダクトイオンの最初の生成が示唆される。 (Iii) [M + nH- CH 3 S (AP)] (n + 1) + collision energy required to MS 3 of product ions, relative to the unmodified peptide [M + nH] n + of the precursor ion MS / MS for each charge state Consistently higher than what is needed. This suggests that fragmentation of the precursor ions caused by neutral elimination has a higher activation barrier compared to the precursors produced directly by electrospray ionization and the subsequent dissociation. Previously requiring ring opening again suggests the initial generation of a cyclic product ion from the fixed charge derivative in pathway 2 of Scheme 4.

四重極飛行時間型質量分析装置におけるエネルギー分解CID MS/MS及びMS
非修飾メチオニン含有ペプチド、並びにメチオニンに相当する位置にアラニン残基を含むもの(アラニンは、固定電荷誘導体からの中性脱離によって形成されるビニルグリシン残基に対する共通の酸という最も近い構造を有し、したがって、フラグメント化に必要とされる相対的エネルギーの直接比較のためにはメチオニンよりもすぐれた誘導体であると考えられる)と比較した、固定電荷誘導体由来の観察されるフラグメント化過程に対する相対的エネルギー論を調べるために、及び結果として得られるプロダクトイオンの構造に関する証拠を得るために、上記されたスルホニウムイオン含有ペプチドのフラグメント化反応を四重極飛行時間型(Q−TOF)質量分析装置におけるエネルギー分解CIDにより調べた。
Energy-resolved CID MS / MS and MS 3 in a quadrupole time-of-flight mass spectrometer
Unmodified methionine-containing peptides as well as those containing an alanine residue at a position corresponding to methionine (Alanine has the closest structure as a common acid for vinylglycine residues formed by neutral elimination from fixed charge derivatives. Therefore, relative to the observed fragmentation process from fixed charge derivatives compared to methionine for direct comparison of the relative energy required for fragmentation) In order to investigate dynamic energetics and to obtain evidence regarding the structure of the resulting product ions, the fragmentation reaction of the sulfonium ion-containing peptides described above was performed using a quadrupole time-of-flight (Q-TOF) mass spectrometer. Was investigated by energy decomposition CID.

GAILMGAILK(配列番号2)の2価スルホニウムイオン誘導体に対する、エネルギー分解CIDの減少曲線及び出現曲線を図9Aに示す。プリカーサー[M(AP)+H]2+イオンの減少曲線、最初の中性脱離プロダクトイオン(−CHS(AP))の出現/減少曲線、並びに、個々のプロダクトイオン及び合計したプロダクトイオン量(プロダクトイオンの合計)の出現カーブを示す。[M(AP)+H]2+イオンの減少と個々のプロダクトイオンの出現との間には、原則的に重なりがないように見受けられ、このことは、これらのイオンが最初のプリカーサーから直接的に形成されるのではないことを示唆する。むしろこれらのイオンは、プロダクトイオン(−CHS(AP))の最初の中性脱離 から生成する。プリカーサーイオン量の70〜90%の減少を得るのに十分な衝突エネルギー(12eV)、及び最初の中性脱離(−CHS(AP))プロダクトイオン量の70〜90%の減少を得るのに十分な衝突エネルギー(22eV)の条件下で得た、典型的なプロダクトイオンのスペクトルを図9B及びCにそれぞれ示す。これらの「低」及び「高」エネルギー四重極CID条件下で観察されたプロダクトイオンスペクトルは、それぞれ、四重極イオントラップ型質量分析MS/MS及びMS実験において観察されたものと、原則的に同一であった。このことは、時間フレーム(イオントラップ及び四重極実験に対してそれぞれ、ミリ秒対マイクロ秒のスケールである)及びイオン活性化モードによるフラグメント化過程における向上効果がみられないことを示唆する。実際、これらの「低」及び「高」エネルギー四重極CID条件下で試験された全てのペプチドは、MS/MS及びMSスペクトル由来の相当するイオントラップと比較して、非常に似通ったプロダクトイオンスペクトルを示した(データ未掲載)。すなわち、方向づけされた固定電荷誘導体のフラグメント化は、最初の中性脱離プロダクトイオンの形成に対して低エネルギーのCID条件を使用可能にし、さらにその後さらなる構造情報を得るための「高」エネルギーCID条件の下で「擬似MS」スペクトルが得られるようにする。比較のため、2価プロトン化された非修飾メチオニン及びアラニン含有ペプチドから生成するプロダクトイオンの合計に対する出現曲線を図10に示す。 FIG. 9A shows a decrease curve and an appearance curve of energy-resolved CID for a divalent sulfonium ion derivative of GAILGGAILK (SEQ ID NO: 2). Precursor [M (AP) + H] 2+ depletion curve, first neutral desorption product ion (−CH 3 S (AP)) appearance / decrease curve, and individual product ions and total product ion content ( The appearance curve of the sum of product ions) is shown. It appears that in principle there is no overlap between the decrease of [M (AP) + H] 2+ ions and the appearance of individual product ions, which means that these ions directly from the first precursor It suggests that it is not formed. Rather, these ions are generated from the initial neutral elimination of the product ion (—CH 3 S (AP)). A collision energy (12 eV) sufficient to obtain a 70-90% reduction in precursor ion content, and a 70-90% reduction in initial neutral desorption (—CH 3 S (AP)) product ion content. 9B and C show the spectra of typical product ions obtained under conditions of sufficient impact energy (22 eV), respectively. The product ion spectra observed under these “low” and “high” energy quadrupole CID conditions are in principle the ones observed in the quadrupole ion trap mass spectrometry MS / MS and MS 3 experiments, respectively. Were identical. This suggests that there is no improvement in the fragmentation process due to the time frame (on the millisecond vs. microsecond scale for ion trap and quadrupole experiments, respectively) and the ion activation mode. In fact, all peptides tested under these “low” and “high” energy quadrupole CID conditions are very similar products compared to the corresponding ion traps derived from MS / MS and MS 3 spectra. Ion spectrum was shown (data not shown). That is, fragmentation of directed fixed charge derivatives enables the use of low energy CID conditions for the formation of initial neutral desorption product ions, and then “high” energy CID to obtain further structural information. A “pseudo MS 3 ” spectrum is obtained under conditions. For comparison, an appearance curve with respect to the sum of product ions generated from a divalent protonated unmodified methionine and an alanine-containing peptide is shown in FIG.

プロトン化された非修飾ペプチドの各々から、及び、固定電荷誘導体由来の最初の中性脱離プロダクトイオンから生じるプロダクトイオンの形成を50%達成するために必要とされる衝突エネルギーの合計を表1に示す。これらのデータは、スルホニウムイオン誘導体中性脱離プロダクトイオンの、非修飾型に対する安定性を測定するために使用できる。このデータは、スルホニウムイオン誘導体に由来する最初の中性脱離プロダクトイオンの解離に必要とされる衝突エネルギーが、アラニン及び非修飾メチオニン含有ペプチドの場合に比べ原則的に高いことを示唆し、続く解離に先立つ開環への障壁を克服するために必要とされる最初の環状プロダクトイオンの形成をさらに支持する(スキーム4、経路2A)。   Table 1 shows the total collision energy required to achieve 50% product ion formation from each of the protonated unmodified peptides and from the first neutral desorption product ion from the fixed charge derivative. Shown in These data can be used to measure the stability of the sulfonium ion derivative neutral elimination product ion to the unmodified form. This data suggests that the collision energy required for the dissociation of the first neutral elimination product ion derived from the sulfonium ion derivative is in principle higher than for alanine and unmodified methionine-containing peptides and continues It further supports the formation of the first cyclic product ion required to overcome the barrier to ring opening prior to dissociation (Scheme 4, pathway 2A).

Figure 2006506647
Figure 2006506647

Q−TOF質量分析装置において、非修飾プリカーサーイオン量、又は固定電荷スルホニウムイオン誘導体からの最初の中性脱離プロダクトイオン量の50%減少を達成するために必要な衝突エネルギー。   Collision energy required to achieve 50% reduction in unmodified precursor ion content or initial neutral desorption product ion content from a fixed charge sulfonium ion derivative in a Q-TOF mass spectrometer.

固定電荷誘導体を含むことがわかっているこれらのペプチドの同定を行うために、付加的にCID MS/MS段階が行われることへの代替手段としては、データベース検索を組合せた高分解能の質量精度(正確な質量タグ)の使用があり得ることに留意されたい。   As an alternative to the additional CID MS / MS step being performed to identify these peptides known to contain fixed charge derivatives, high resolution mass accuracy combined with database searching ( Note that there may be the use of accurate mass tags).

従来、1ppmに近い「正確な質量タグ」が得られている場合で、かつ特定のアミノ酸の存在が知られている(例えばシステイン残基の存在)場合、データベース検索アルゴリズムの特性は向上し、この情報単独から、ペプチドが由来する起源のタンパク質の明確な同定が達成されてきた[Conrads,T.P.,Anderson,G.A.,Veenstra,T.D.,Pasa−Tolic,L.及びSmith,R.D.Anal.Chem.2000,72,3349−3354.;Goodlet,D.R.,Bruce,J.E.,Anderson,G.A.,Rist,B.,Pasa−Tolic,L.,Fiehn,O.,Smith,R.D.及びAebersold,R.Anal.Chem.2000,72,1112−1118.;Strittmatter,E.F.,Ferguson,P.L.,Tang,K.及びSmith,R.D.J.Am.Soc.Mass Spectrom.2003,14,980−991]。   Conventionally, when an “accurate mass tag” close to 1 ppm has been obtained and the presence of a specific amino acid is known (for example, the presence of a cysteine residue), the characteristics of the database search algorithm are improved. From the information alone, a clear identification of the protein from which the peptide is derived has been achieved [Conrads, T .; P. , Anderson, G. A. Venstra, T .; D. Pasa-Tolic, L .; And Smith, R .; D. Anal. Chem. 2000, 72, 3349-3354. Goodlet, D .; R. Bruce, J .; E. , Anderson, G. A. Rist, B .; Pasa-Tolic, L .; , Fiehn, O .; Smith, R .; D. And Aebersold, R .; Anal. Chem. 2000, 72, 1112-1118. Strittmatter, E .; F. Ferguson, P .; L. Tang, K .; And Smith, R .; D. J. et al. Am. Soc. Mass Spectrom. 2003, 14, 980-991].

三連四重極質量分析装置を用いた、スルホニウムイオン固定電荷誘導体の中性脱離スキャンモードCID MS/MSによるメチオニン含有ペプチドの同定
中性脱離スキャンモードCID MS/MSを用いて、比較的複雑な混合物中の特定のアミノ酸残基を含むペプチドを選択的に同定するための固定電荷誘導体の有用性を検証するために、還元されS−カルボキシアミドメチル化され、ブロモアセトフェノンを用いて誘導体化したウシ血清アルブミンのトリプシン消化物10pmolをキャピラリーRP−HPLC−MSに供した(図11)。そして、2連の実験において、m/z 83の中性脱離(すなわち、2価に荷電したプリカーサーイオンからのCHSCHCOCの脱離)を与えるこれらのペプチドが、中性脱離スキャンモードCID MS/MSにおいて同定された。この結果得られた、この実験に関する全イオン流トレースを図12Aに示す。4つのメインピークが観察され、それらのうち2つから得られたマススペクトルを図12B及び12Cに示す。これらのピークの質量は、ウシ血清アルブミンの4つのメチオニン含有トリプシン消化ペプチドに相当することがわかった。図11B及びC(MS実験から得られた全イオン流のクロマトグラムの2領域でのマススペクトルを矢印で示す)、並びに図12B及びCにおけるデータの比較によって、中性脱離スキャンモード実験で検出されるイオンが比較的少量(図12Bにおけるm/z 799.4のイオンは図11Cにおいて8番目に量の多いイオンにすぎず、図12Cにおけるm/z 759.8のイオンは図11Cにおいて3番目に量の多いイオンにすぎない)存在することが観察され得る。したがって、これらのデータは、固定電荷誘導体の中性脱離スキャンモードCID MS/MSを用いて、特定のアミノ酸残基を含むペプチドを選択的に同定するための固定電荷誘導体の有用性を示す(ウシ血清アルブミンの4つのメチオニン含有トリプシン消化ペプチドは、この消化物中に存在する全体で約100種のペプチド群から選択的に同定される)。
Identification of methionine-containing peptides by neutral desorption scan mode CID MS / MS of sulfonium ion fixed charge derivatives using a triple quadrupole mass spectrometer Using neutral desorption scan mode CID MS / MS, To verify the usefulness of fixed charge derivatives to selectively identify peptides containing specific amino acid residues in complex mixtures, reduced, S-carboxyamidomethylated and derivatized with bromoacetophenone 10 pmol of the digested bovine serum albumin trypsin was subjected to capillary RP-HPLC-MS (FIG. 11). And in a series of experiments, these peptides giving neutral detachment of m / z 83 (ie, detachment of CH 3 SCH 2 COC 6 H 5 from a divalent charged precursor ion) Identified in desorption scan mode CID MS / MS. The resulting total ion flow trace for this experiment is shown in FIG. 12A. Four main peaks are observed, and mass spectra obtained from two of them are shown in FIGS. 12B and 12C. The mass of these peaks was found to correspond to the four methionine-containing trypsin digested peptides of bovine serum albumin. Detected in a neutral desorption scan mode experiment by comparing the data in FIGS. 11B and C (mass spectra in two regions of the chromatogram of the total ion stream obtained from the MS experiment are shown by arrows) and FIGS. A relatively small amount of ions (m / z 799.4 in FIG. 12B is only the eighth most abundant ion in FIG. 11C, and m / z 759.8 in FIG. 12C is 3 in FIG. 11C. It can be observed that it is only the second most abundant ion). Thus, these data demonstrate the utility of fixed charge derivatives to selectively identify peptides containing specific amino acid residues using neutral charge scan mode CID MS / MS of fixed charge derivatives ( The four methionine-containing tryptic peptides of bovine serum albumin are selectively identified from a total of about 100 peptide groups present in this digest).

その他のアミノ酸固定電荷誘導体を含むペプチドの中性脱離スキャンモードCID MS/MSによるタンパク質同定の方法
トリプトファン及びシステイン
固定電荷スルホニウムイオン誘導体を得るための、求電子性の芳香族化合物置換によるトリプトファンの修飾は、トリプトファン含有ペプチドをハロゲン化スルフェン(RSX)と最初に反応させることにより達成でき、インドール側鎖の2位にチオエーテル官能基を有する誘導体が得られ(スキーム5A)[Scoffone,E.,Fontana,A.及びRochhi,R.Biochemistry.1968,7,971]、次いでメチオニン及びS−アルキルシステインスルホニウムイオン誘導体に対して上記したものと同様の条件下で、トリプトファンのスルホニウムイオン誘導体が生成する。ハロゲン化スルフェンはシステイン含有ペプチドとも反応して非対称ジスルフィドを生じる(スキーム5B)ことには留意すべきであるが、しかし、この反応のトリプトファンに対する特異性は、システインの最初のS−アルキル化によって、又はスルホニウムイオン形成前の非対称ジスルフィドの還元により与えられる。2−インドール S−アルキルトリプトファン修飾された残基からのスルホニウムイオン生成に関する液相及び気相の条件は、メチオニン及びS−アルキルシステインスルホニウムイオン生成に対して上述されたものと同様である。トリプトファンの2−インドール S−アルキル誘導体は、メチオニン及びS−アルキルシステインに対して上述されたものと同一の条件下で生成し、両方の残基はこの方法で修飾される。しかし、メチオニン及びS−アルキルシステインスルホニウムイオンに対して上述された方法に関し、−CH基に相当しないR基(例えばメチオニンの側鎖アルキル基)の使用を介して、もしくは同時に、R基が−CH基に相当する部位でのトリプトファンの最初のアルキル化を経由して、メチオニン及びトリプトファン含有ペプチドは個別に同定される。同様に、2−インドール S−アルキルトリプトファン及びS−アルキルシステイン含有ペプチドは、システインの最初のアルキル化に使用されるR基としては適合しないS−アルキルトリプトファン誘導体へのR基の導入を介して、又は同時に、最初のシステインのアルキル化に使用するものと同じR基を使用したトリプトファンの最初のアルキル化を経由して、個別に同定することができる。適切な条件下で、同様の求電子性の芳香族化合物置換反応が、チロシン残基側鎖へのS−アルキル基導入、それに次ぐスルホニウムイオン誘導体の形成にも使用できることに留意されたい。
Method for protein identification by neutral desorption scan mode CID MS / MS of peptides containing other amino acid fixed charge derivatives
Modification of tryptophan by electrophilic aromatic substitution to obtain tryptophan and cysteine fixed charge sulfonium ion derivatives can be achieved by first reacting a tryptophan-containing peptide with a halogenated sulfen (R 1 SX), an indole A derivative having a thioether functional group at the 2-position of the side chain is obtained (Scheme 5A) [Scoffone, E .; , Fontana, A .; And Rochhi, R .; Biochemistry. 1968, 7, 971] and then sulfonium ion derivatives of tryptophan are formed under conditions similar to those described above for methionine and S-alkylcysteine sulfonium ion derivatives. It should be noted that halogenated sulfenes also react with cysteine-containing peptides to yield asymmetric disulfides (Scheme 5B), however, the specificity of this reaction for tryptophan is due to the initial S-alkylation of cysteine. Or by reduction of asymmetric disulfides prior to sulfonium ion formation. Liquid phase and gas phase conditions for sulfonium ion production from 2-indole S-alkyltryptophan modified residues are similar to those described above for methionine and S-alkylcysteine sulfonium ion production. The 2-indole S-alkyl derivative of tryptophan is generated under the same conditions as described above for methionine and S-alkylcysteine, both residues being modified in this way. However, a method which has been described above with respect to methionine and S- alkylcysteine sulfonium ions, through the use of -CH 3 groups R 1 group that does not correspond to (e.g., methionine side chain alkyl group), or at the same time, the R 1 group Through initial alkylation of tryptophan at the site corresponding to the —CH 3 group, methionine and tryptophan containing peptides are individually identified. Similarly, 2-indole S-alkyltryptophan and S-alkylcysteine-containing peptides are introduced via the introduction of R 1 groups into S-alkyltryptophan derivatives that are not compatible as R 1 groups used for the initial alkylation of cysteine. Or simultaneously, can be individually identified via the first alkylation of tryptophan using the same R 1 group used for the alkylation of the first cysteine. Note that under appropriate conditions, a similar electrophilic aromatic substitution reaction can be used to introduce an S-alkyl group into the side chain of a tyrosine residue, followed by the formation of a sulfonium ion derivative.

Figure 2006506647
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本明細書に記載の作業に好適な固定電荷イオン試薬の一般的構造
一般構造RSXを有する任意の試薬(Xは任意の好適な脱離基、例えばハロゲン化物、スルホン酸エステル、過塩素酸エステル又はクロロスルホン酸エステル[March J.“Advanced Organic Chemistry”,第4版,Wiley,New York,1992,pp352−357]からなり、かつRは脱離基に隣接した炭素を伴う任意の基質、例えばアルキル、アリール、又はα−カルボニル基であり、上記に示唆される例外を伴って、示差定量に使用できるように、そこに同位体的もしくは構造的な標識を取り込むことができる)、及び一般構造Rを有する任意の試薬(Xは任意の好適な脱離基、例えばハロゲン化物、スルホン酸エステル、過塩素酸エステル又はクロロスルホン酸エステル[March J.“Advanced Organic Chemistry”,第4版,Wiley,New York,1992,pp352−357]であり、かつRは脱離基(例えばアルキル、アリール、又はα−カルボニル基)に隣接した炭素を伴う任意の基質であり、上記に示唆される例外を伴って、示差定量に使用できるように、そこに同位体的もしくは構造的な標識を取り込むことができる)。
General Structure of Fixed Charged Ion Reagent Suitable for the Work Described herein Any reagent having the general structure R 1 SX 1 (X 1 is any suitable leaving group such as halide, sulfonate ester, Chlorate ester or chlorosulfonate ester [March J. “Advanced Organic Chemistry”, 4th edition, Wiley, New York, 1992, pp 352-357], and R 1 is optional with carbon adjacent to the leaving group Substrates, eg, alkyl, aryl, or α-carbonyl groups, with the exceptions suggested above, that can incorporate isotopic or structural labels so that they can be used for differential quantification) , and any reagent (X 2 is any suitable leaving group with the general structure R 2 X 2, for example a halide, Sulfonic acid ester, perchlorate ester or chlorosulfonic acid ester [March J. "Advanced Organic Chemistry" , 4th Edition, Wiley, New York, 1992, pp352-357] are, and R 2 is a leaving group (e.g. Any substrate with a carbon adjacent to an alkyl, aryl, or α-carbonyl group), with an isotopic or structural label attached to it for use in differential quantification, with the exceptions suggested above Can be captured).

トリプトファン及びシステイン含有ペプチドのスルホニウムイオンは、適切な脱離基Xを含有するハロゲン化スルフェン(XRSX)との最初の反応により、直接的に形成させることもでき、結果としてトリプトファン(スキーム6A)及びシステイン(スキーム6B)の環状スルホニウム誘導体が得られる。 The sulfonium ions of tryptophan and cysteine-containing peptides can also be formed directly by an initial reaction with a halogenated sulfene (X 2 RSX 1 ) containing the appropriate leaving group X 2 , resulting in tryptophan (Scheme Cyclic sulfonium derivatives of 6A) and cysteine (Scheme 6B) are obtained.

Figure 2006506647
Figure 2006506647

本明細書に記載の作業に好適な固定電荷イオン試薬の一般的構造
一般構造XRSXを有する任意の試薬(Xは任意の好適な脱離基、例えばハロゲン化物、スルホン酸エステル、過塩素酸エステル又はクロロスルホン酸エステル[March J.“Advanced Organic Chemistry”,第4版,Wiley,New York,1992,pp352−357]からなり、かつRは遊離基(例えばアルキル、アリール、又はα−カルボニル基)に隣接した炭素を伴う任意の基質であり、上記に示唆される例外を伴って示差定量に使用できるように、そこに同位体的もしくは構造的な標識を取り込むことができ、さらにXは任意の好適な脱離基、例えばハロゲン化物、スルホン酸エステル、過塩素酸エステル又はクロロスルホン酸エステルである[March J.“Advanced Organic Chemistry”,第4版,Wiley,New York,1992,pp352−357])。
General Structure of Fixed Charged Ion Reagents Suitable for the Work Described herein Any reagent having the general structure X 2 RSX 1 (X 1 is any suitable leaving group such as halide, sulfonate ester, peroxide Chlorate ester or chlorosulfonate ester [March J. “Advanced Organic Chemistry”, 4th edition, Wiley, New York, 1992, pp 352-357], and R is a radical (eg, alkyl, aryl, or α- Any substrate with a carbon adjacent to the carbonyl group), into which an isotopic or structural label can be incorporated so that it can be used for differential quantification with the exceptions suggested above, and X 2 any suitable leaving group, such as halides, sulfonic acid esters, perchloric acid ester or A Rorosuruhon ester [March J. "Advanced Organic Chemistry", 4th Edition, Wiley, New York, 1992, pp352-357]).

システイン
環状スルホニウムイオンは、試薬(XRX)の最初のアルキル化によって(スキーム7)、又は試薬(XRSSX)の最初のジスルフィド交換によって(スキーム7B)、システイン含有ペプチドから特異的に生成させることができ、それぞれは適切な脱離基Xを含み、結果として環状スルホニウムイオン誘導体を生成する。
Cysteine cyclic sulfonium ions are specifically detected from cysteine-containing peptides by initial alkylation of the reagent (X 2 RX 1 ) (Scheme 7) or by initial disulfide exchange of the reagent (X 2 RSSX 1 ) (Scheme 7B). Each of which contains a suitable leaving group X 2 , resulting in a cyclic sulfonium ion derivative.

Figure 2006506647
Figure 2006506647

本明細書に記載の作業に好適な固定電荷イオン試薬の一般的構造
一般構造(i)XRXを有する任意の試薬(Xは任意の好適な脱離基、例えばハロゲン化物、スルホン酸エステル、過塩素酸エステル又はクロロスルホン酸エステル[March J.“Advanced Organic Chemistry”,第4版,Wiley,New York,1992,pp352−357]からなり、かつRは脱離基(例えばアルキル、アリール、又はα−カルボニル基)に隣接した炭素を伴う任意の基質であり、上記に示唆される例外を伴って、示差定量に使用できるように、そこに同位体的もしくは構造的な標識を取り込むことができ、さらにXは、任意の好適な脱離基、例えば、中性もしくは塩基性のpH条件下ではハロゲン化物、スルホン酸エステル、過塩素酸エステル又はクロロスルホン酸エステルであり、あるいは酸性pH条件下ではプロトン化アミンやアルコールである[March J.“Advanced Organic Chemistry”,第4版,Wiley,New York,1992,pp352−357])、又は(ii)XRSSXを有する任意の試薬(Xは例えばニトロ安息香酸であり、Rは脱離基に隣接した炭素を伴う任意の基質、例えばアルキル、アリール、又はα−カルボニル基であり、上記に示唆される例外を伴って、示差定量に使用できるように、そこに同位体的もしくは構造的な標識を取り込むことができ、さらにXは、任意の好適な脱離基、例えばハロゲン化物、スルホン酸エステル、過塩素酸エステル又はクロロスルホン酸エステルからなる[March J.“Advanced Organic Chemistry”,第4版,Wiley,New York,1992,pp352−357])。
General Structure of Fixed Charged Ion Reagent Suitable for the Work Described herein General Structure (i) Any reagent having X 2 RX l (X l is any suitable leaving group such as halide, sulfonic acid Ester, perchlorate or chlorosulfonate [March J. “Advanced Organic Chemistry”, 4th edition, Wiley, New York, 1992, pp 352-357], and R is a leaving group (eg, alkyl, aryl Or any substrate with a carbon adjacent to the α-carbonyl group), incorporating an isotopic or structural label therein for use in differential quantification, with the exceptions suggested above. can be further X 2 is any suitable leaving group, for example, halogenation under neutral pH conditions or basic , Sulfonate, perchlorate or chlorosulfonate, or protonated amines or alcohols under acidic pH conditions [March J. “Advanced Organic Chemistry”, 4th edition, Wiley, New York, 1992. , Pp 352-357]), or (ii) any reagent having X 2 RSSX 1 (X 1 is, for example, nitrobenzoic acid and R is any substrate with a carbon adjacent to the leaving group, such as alkyl, aryl Or an α-carbonyl group, with the exception suggested above, that can incorporate an isotopic or structural label so that it can be used for differential quantification, and X 2 can be any Suitable leaving groups such as halides, sulfonate esters, perchlorate esters or chlorides Consisting sulfonate ester [March J. "Advanced Organic Chemistry", 4th Edition, Wiley, New York, 1992, pp352-357]).

その他のアミノ酸固定電荷誘導体を含むペプチドのプリカーサーイオンスキャンモードCID MS/MSによるタンパク質同定の方法
上記に論考したフラグメント化反応と対照的に、中性脱離が観察されるところでは(これらの誘導体における固定電荷の部位が、結合開裂部位に直接隣接していることに留意されたい)、固定電荷が結合開裂部位の部位から離れた位置にある側鎖上において誘導体化したペプチドは、荷電生成物の脱離をもたらし、それはプリカーサーイオンスキャンモードMS/MS実験を用いて選択的に検出する段階、ができる(スキーム8)。例えば、固定電荷スルホニウム、4級アルキルアンモニウム又は4級アルキルホスホニウムイオン試薬はcis 1,2脱離を介した側鎖の荷電脱離をもたらし、相補的な中性ペプチド種(もしプリカーサーの初発の荷電状態が1であった場合)又はプリカーサーより荷電状態が1低い荷電ペプチドイオン種(もしプリカーサーの初発の荷電状態が1より大きかった場合)の生成を伴って、優勢な低分子生成物を生成する。これらの特徴的な低分子プロダクトイオンは、親イオンスキャンモードMS/MS実験を用いて選択的に検出する段階、ができる。この側鎖の開裂はチオエーテルの酸化によりさらに促進することができる[Steen,H.及びMann,M.J.Am.Soc.MassSpectrom.2002,13,996−1003]。基本的な機能性を有する試薬(例えばヨードアセトアミド、アクリルアミド及びビニルピリジン)でアルキル化されたシステイン含有ペプチドのフラグメント化は、側鎖での何らかのフラグメント化が起こる前に観察されるということに留意されたい[Moritz,R.L.Eddes,J.S.,Reid,G.E.及びSimpson,R.J.Electrophoresis.1995,17,907−917]。
Methods of protein identification by precursor ion scan mode CID MS / MS for peptides containing other amino acid fixed charge derivatives In contrast to the fragmentation reactions discussed above, where neutral detachment is observed (in these derivatives Note that the site of fixed charge is immediately adjacent to the site of bond cleavage), and the peptide derivatized on the side chain where the fixed charge is away from the site of bond cleavage site is This results in desorption, which can be selectively detected using precursor ion scan mode MS / MS experiments (Scheme 8). For example, fixed charge sulfonium, quaternary alkylammonium or quaternary alkylphosphonium ion reagents provide side chain charge elimination via cis 1,2 elimination, and complementary neutral peptide species (if the precursor's initial charge Produces a predominantly small molecule product with the generation of a charged peptide ionic species (if the state was 1) or 1 less charged state than the precursor (if the initial charge state of the precursor was greater than 1) . These characteristic small molecule product ions can be selectively detected using parent ion scan mode MS / MS experiments. This side chain cleavage can be further promoted by oxidation of thioethers [Steen, H. et al. And Mann, M .; J. et al. Am. Soc. Mass Spectrom. 2002, 13, 996-1003]. It is noted that fragmentation of cysteine-containing peptides alkylated with reagents with basic functionality (eg iodoacetamide, acrylamide and vinylpyridine) is observed before any fragmentation at the side chain occurs. [Moritz, R. L. Eddes, J. et al. S. Reid, G .; E. And Simpson, R .; J. et al. Electrophoresis. 1995, 17, 907-917].

4級アルキルアンモニウム又は4級アルキルホスホニウムイオン生成、及びフラグメント化のための液相及び気相の必要条件は、上記に論考したスルホニウムイオンの生成及びフラグメント化のためのものと同様である。カルボキシペプチダーゼC−末端ペプチド配列解析が可能になる前に、システインの固定電荷誘導体(システイン残基の側鎖チオールへの荷電導入のために2−ブロモエチル)トリメチルアンモニウムブロミド(BrCHCH(CHNBr)を使用)が反応生成物検出のために質量分析と共に使用されてきたことに留意されたい[Bonetto,V.,Bergman,A−C.,Jornvall,H.及びSillard,R.Anal.Chem.1997,69,1315−1319]。 The liquid and gas phase requirements for quaternary alkylammonium or quaternary alkylphosphonium ion formation and fragmentation are similar to those for sulfonium ion formation and fragmentation discussed above. Before the carboxypeptidase C-terminal peptide sequence analysis becomes possible, a fixed charge derivative of cysteine (2-bromoethyl for charge introduction into the side chain thiol of the cysteine residue) trimethylammonium bromide (BrCH 2 CH 2 (CH 3 Note that 3 ) NBr)) has been used with mass spectrometry for reaction product detection [Bonetto, V. et al. Bergman, AC. Jonvall, H .; And Sillard, R .; Anal. Chem. 1997, 69, 1315-1319].

Figure 2006506647
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一般構造RXを有する任意の試薬(Xは任意の好適な脱離基、例えばハロゲン化物、スルホン酸エステル、過塩素酸エステル又はクロロスルホン酸エステル[March J.“Advanced Organic Chemistry”,第4版,Wiley,New York,1992,pp352−357]からなり、かつRは脱離基(例えばアルキル、アリール、又はα−カルボニル基)に隣接した炭素を伴う任意の基質、及び末端スルホニウム、4級アルキルアンモニウム又は4級アルキルホスホニウムイオンを伴い、示差定量に使用できるように、そこに同位体的もしくは構造的な標識を取り込むことができる)。 Any reagent having the general structure R + X (X is any suitable leaving group such as halide, sulfonate ester, perchlorate ester or chlorosulfonate [March J. “Advanced Organic Chemistry”, 4th Plate, Wiley, New York, 1992, pp 352-357], and R + is any substrate with carbon adjacent to the leaving group (eg, alkyl, aryl, or α-carbonyl group), and terminal sulfonium, 4 With a quaternary alkylammonium or quaternary alkylphosphonium ion, an isotopic or structural label can be incorporated therein so that it can be used for differential quantification).

その他の質量分析装置及びイオン源に関する検討
側鎖の中性脱離を伴う固定電荷誘導体の解離が、プリカーサーイオンと同一の荷電状態(及びイオン化プロトン数)を有するペプチドプロダクトイオンを生じることを認識することは重要である。したがって、これらの誘導体は、「高」エネルギーMS/MSもしくはMSによってペプチドの配列同定を達成しようとする場合に、ESI(複数の荷電イオンが通常観察される)及びMALDI(主要な単一の荷電イオンが観察される)の両方に使用可能である。一方、側鎖の荷電脱離を伴う固定電荷誘導体の解離(すなわち、低分子プロダクトイオンの生成)は、プリカーサーイオンの値より1少ない電荷を有するペプチド生成物を生じる。したがって、もしこのペプチド配列の同定がさらなる解離によって達成されるのであれば、この方法はESI法を使用する場合にのみ適用可能であり、そこでは側鎖開裂低分子プロダクトイオンに加えて、ぺプチドを含む荷電プロダクトイオンが生成するであろう。
Other mass spectrometer and ion source studies Recognizing that the dissociation of a fixed charge derivative with neutral side-chain desorption results in a peptide product ion having the same charge state (and number of ionized protons) as the precursor ion That is important. Therefore, these derivatives are ESI (multiple charged ions are usually observed) and MALDI (major single single) when trying to achieve peptide sequence identification by “high” energy MS / MS or MS 3 Charged ions are observed). On the other hand, dissociation of the fixed charge derivative with side chain charge desorption (ie, production of low molecular product ions) results in a peptide product having a charge one less than the value of the precursor ion. Thus, if the identification of this peptide sequence is achieved by further dissociation, this method is only applicable when using the ESI method, where in addition to the side chain cleaved small molecule product ion, the peptide Charged product ions containing will be produced.

固定電荷誘導体含有ペプチドのCID MS/MSによる、タンパク質の示差定量
三連四重極質量分析装置における中性脱離スキャンモードCID MS/MS
本明細書中に記載の固定電荷誘導体化法を用いたタンパク質発現の示差定量の一般的方法において、サンプルを質量分析装置に導入する前に、天然の(軽)同位体を含むスルホニウムもしくは3級アルキル固定電荷試薬を用いて第1のサンプルを誘導体化し、次いで、同位体的に富化させた(重)同位体を含む同様の試薬で誘導体化した第2のサンプルと混合する。そして、中性脱離もしくは親イオンスキャンモードMS/MSのいずれかを用いて、重同位体タグを含むものと比較した、軽同位体を含むペプチドイオンの中性脱離もしくは親イオンスキャンモードMS/MSによって形成されるプロダクトイオンの存在比率を調べることができる。その比は2サンプル間のタンパク質の存在量レベルにおける差異を示す。ペプチド生成物を表すこのプロダクトイオンは、次いで「高」エネルギーMS/MS又はMSによる、さらなる構造調査のために自動的に選択される。本明細書中に記載の方法は、「全体的」な標識(すなわち、N−もしくはC−末端標識)の方法と容易に組合せることもでき、これによって同位体標識が固定電荷部位から離れた部位に導入され、共通的な中性脱離が軽及び重同位体を含む誘導体の同定に使用可能となる。
Differential quantification of proteins by CID MS / MS of peptides containing fixed charge derivatives
Neutral Desorption Scan Mode CID MS / MS in Triple Quadrupole Mass Spectrometer
In the general method of differential quantification of protein expression using the fixed charge derivatization method described herein, sulfonium or tertiary containing natural (light) isotopes prior to introducing the sample into the mass spectrometer. A first sample is derivatized with an alkyl fixed charge reagent and then mixed with a second sample derivatized with a similar reagent containing an isotopically enriched (heavy) isotope. And using either neutral desorption or parent ion scan mode MS / MS, neutral desorption or parent ion scan mode MS of peptide ions containing light isotopes compared to those containing heavy isotope tags The presence ratio of product ions formed by / MS can be examined. The ratio indicates the difference in protein abundance level between the two samples. This product ion representing the peptide product is then automatically selected for further structural investigation by “high” energy MS / MS or MS 3 . The methods described herein can also be readily combined with “global” labeling (ie, N- or C-terminal labeling) methods, thereby separating the isotope label from the fixed charge site. Introduced at the site, a common neutral elimination can be used to identify derivatives containing light and heavy isotopes.

−もしくはd−アセトフェノンのいずれかを用いて誘導体化し、エレクトロスプレーイオン化法により三連四重極質量分析装置に導入したGAILMGAILR(配列番号3)ペプチドの名目上1.0pmol/μL:1.0pmol/μL混合物のESIマススペクトルを図13Aに示す。このマススペクトルから、ペプチドが2価に(m/z 567.2及び569.7)荷電したものに対して1.04:1の比が得られ、また3価に(m/z 378.4及び380.1)荷電した状態に対して1.06:1の比が得られる。m/z 700−800周辺のスペクトルの10倍拡大領域は、マススペクトルに伴う化学的ノイズのレベルを示す。比較して、同様の混合物の中性脱離モードMS/MSスペクトル(2価に荷電したプリカーサーの各々に対する83Da及び85.5Daの中性脱離、及び3価に荷電したプリカーサーの各々に対する55.3Da及び57Daの中性脱離)を図13Bに示す。再び、各スペクトルのm/z 700−800の領域を10倍拡大し、化学的ノイズレベルを表示した。図13BにおけるMS/MS中性脱離スキャンモードのイオンの増加に関し観察された割合は、基本的に図13AにおけるMSイオンの増加に関し観察されたものと同一であり(ペプチドの2価及び3価の荷電状態に対し1.02:1の比率が得られた)、化学的ノイズは図13Aにおけるマススペクトル中に観察されるものと比較して、その大きさが少なくとも2桁減少している。実際、単一データポイントのノイズである「スパイク」により特徴付けられる電気的ノイズの例外を除いて、中性脱離MS/MSスペクトルは、ベースライン上の非特異的化学的ノイズを全く示さなかった。 Nominal 1.0 pmol / μL of GAILMGAILR (SEQ ID NO: 3) peptide derivatized with either d 0 -or d 5 -acetophenone and introduced into a triple quadrupole mass spectrometer by electrospray ionization: 1 The ESI mass spectrum of the 0.0 pmol / μL mixture is shown in FIG. 13A. From this mass spectrum, a ratio of 1.04: 1 is obtained relative to the divalent (m / z 567.2 and 569.7) charged peptides, and trivalent (m / z 378.4). And 380.1) a ratio of 1.06: 1 to the charged state is obtained. The 10 times magnified region of the spectrum around m / z 700-800 indicates the level of chemical noise associated with the mass spectrum. In comparison, a neutral desorption mode MS / MS spectrum of the same mixture (83 Da and 85.5 Da neutral desorption for each of the divalent charged precursors and 55.50 for each of the trivalent charged precursors. Neutral desorption of 3 Da and 57 Da) is shown in FIG. 13B. Again, the m / z 700-800 region of each spectrum was magnified 10 times to display the chemical noise level. The ratios observed for the increase in MS / MS neutral desorption scan mode ions in FIG. 13B are essentially the same as those observed for the increase in MS ions in FIG. 13A (divalent and trivalent peptides). The chemical noise is reduced in magnitude by at least two orders of magnitude compared to that observed in the mass spectrum in FIG. 13A. In fact, with the exception of electrical noise, characterized by a single data point noise “spike”, the neutral desorption MS / MS spectrum does not show any nonspecific chemical noise on the baseline. It was.

GAILMGAILR(配列番号3)のd−及びd−含有メチオニン側鎖固定電荷アセトフェノン(AP)スルホニウムイオン誘導体の1.0pmol/μL:0.1pmol/μLの混合物のマススペクトルを図14に示す。2価及び3価の荷電イオンはそれぞれ10.12:1及び9.72:1であることがわかった。中性脱離スキャンモードMS/MS実験(図15)により観察されたイオンの比率は9.45:1及び10.83:1であった。再び、MS/MS中性脱離スキャンモード実験における化学的ノイズレベルは、マススペクトル中に観察されるものと比較して、その大きさが少なくとも2桁減少した。全ての中性脱離スキャンモードMS/MS実験について(0.1:1,0.2:1.0,0.5:1.0,1.0:1.0,1.0:0.5,1.0:0.2及び1.0:0.1の比率)、誤差は全て期待値の10%以内であった。 FIG. 14 shows the mass spectrum of a 1.0 pmol / μL: 0.1 pmol / μL mixture of the d 0 -and d 5 -containing methionine side chain fixed charge acetophenone (AP) sulfonium ion derivative of GAILGGAILR (SEQ ID NO: 3). The divalent and trivalent charged ions were found to be 10.12: 1 and 9.72: 1, respectively. The ion ratios observed by the neutral desorption scan mode MS / MS experiment (FIG. 15) were 9.45: 1 and 10.83: 1. Again, the chemical noise level in the MS / MS neutral desorption scan mode experiment was reduced in magnitude by at least two orders of magnitude compared to that observed in the mass spectrum. For all neutral desorption scan mode MS / MS experiments (0.1: 1, 0.2: 1.0, 0.5: 1.0, 1.0: 1.0, 1.0: 0. 5, 1.0: 0.2 and 1.0: 0.1 ratio), and all the errors were within 10% of the expected values.

スルホニウムイオン誘導体ペプチドプリカーサーから形成される中性脱離プロダクトイオンに対して、共通の生成物が「重」及び「軽」イオンの両方から形成され、したがっていずれかの生成物が「高」エネルギーCIDもしくはMSによるさらなる構造解析のために選択されることに留意されたい。 For neutral elimination product ions formed from sulfonium ion derivative peptide precursors, a common product is formed from both “heavy” and “light” ions, so either product is a “high” energy CID. Note that alternatively, it is selected for further structural analysis by MS 3 .

単独のMSピークの増大によりこれらの同定を行うことを含む本明細書中に記載のMS/MS法の付加的な優位点の一つは、イオン対の一つを検出可能にするために両方のイオン(すなわち、軽いイオン及び重いイオン)の存在を必要としないことである。また、これらの例においては、親イオンからの中性脱離の質量はその起源を(すなわち「軽い」又は「重い」サンプルに由来することを)示す。   One of the additional advantages of the MS / MS method described herein, including performing these identifications by augmenting a single MS peak, is to make both of the ion pairs detectable. The presence of certain ions (ie light and heavy ions). Also, in these examples, the mass of neutral desorption from the parent ion indicates its origin (ie, from a “light” or “heavy” sample).

特定のアミノ酸残基を含むペプチドの示差定量のために中性脱離スキャンモードMS/MSを用いることと組合せた同位体標識固定電荷誘導体化の手法の有用性を検証するために、d−及びd−アセトフェノンにより誘導体化したGAILMGAILR(配列番号3)ペプチド1pmolをキャピラリーRP−HPLC−MS及び中性脱離スキャンモードCID MS/MSに供した(それぞれ図16A、及び16C)。その結果、MSにより得られた質量(2価及び3価の荷電イオンについて1.06:1、及び1.04:1の比率)及び中性脱離MS/MSスキャン(2価及び3価の荷電イオンについて1.02:1、及び0.99:1の比率)を図16B及び16Cに示す。2価に荷電したd−及びd−標識プリカーサーに対する、83Da及び85.5Daの中性脱離、及び3価に荷電したd−及びd−標識プリカーサーに対する、55.3Da及び57Daの中性脱離スキャンを全て合計した。10%以内の分解能で固定電荷誘導体のd−及びd−型が観察され、これらの固定電荷誘導体に対するクロマトグラフィー的な分離において強力な重水素同位体が存在しないことが示唆された。このことはクロマトグラフィーにおける重水素同位体の効果を制御する因子に関する最近の報告と一致する[Zhang,R.;Sioma,C.S.;Wang,S.;Regnier,F.E.Anal.Chem.2001,73,5142−5149.;Zhang,R.,Sioma,C.S.;Thompson,R.A.;Xiong,L.;Regnier,F.E.Anal.Chem.2002,74,3662−3669.;Zhang,R.及びRegnier,F.E.J.Proteome Res.2002,1,139−147]。 To verify the usefulness of the isotope-labeled fixed charge derivatization technique in combination with the use of neutral desorption scan mode MS / MS for differential quantification of peptides containing specific amino acid residues, d 0 − And 1 pmol of GAILGGAILR (SEQ ID NO: 3) peptide derivatized with d 5 -acetophenone were subjected to capillary RP-HPLC-MS and neutral desorption scan mode CID MS / MS (FIGS. 16A and 16C, respectively). As a result, the masses obtained by MS (1.06: 1 and 1.04: 1 ratio for divalent and trivalent charged ions) and neutral desorption MS / MS scans (divalent and trivalent) The ratios of 1.02: 1 and 0.99: 1 for charged ions) are shown in FIGS. 16B and 16C. D charged bivalent 0 - and d 5 - and d 5 - - that for a labeled precursor, neutral desorption of 83Da and 85.5Da, and d 0 charged trivalent for labeling precursor, the 55.3Da and 57Da All neutral desorption scans were summed. The d 0 -and d 5 -forms of fixed charge derivatives were observed with a resolution within 10%, suggesting the absence of strong deuterium isotopes in chromatographic separations for these fixed charge derivatives. This is consistent with recent reports on factors controlling the effect of deuterium isotopes in chromatography [Zhang, R .; Sima, C .; S. Wang, S .; Regnier, F .; E. Anal. Chem. 2001, 73, 5142-5149. Zhang, R .; , Sima, C .; S. Thompson, R .; A. Xiong, L .; Regnier, F .; E. Anal. Chem. 2002, 74, 3662-3669. Zhang, R .; And Regnier, F .; E. J. et al. Proteome Res. 2002, 1, 139-147].

固定電荷誘導体を含むペプチドのCID MS/MSもしくはイオン−イオン反応MS/MSによる、O−連結された翻訳後修飾タンパク質同定及び示差定量
質量分析に対し安定な誘導体である、セリン及びスレオニンのO−連結された翻訳後修飾アミノ酸を含むペプチドを形成するためのβ−除去/Michael付加化学反応と組合せた場合には、固定電荷誘導体化の手法はタンパク質中におけるO−連結された翻訳後修飾の状態の同定及び定量へと拡張し得る。O−連結されたセリン又はスレオニンの翻訳後修飾のβ−除去に続いて、1又は2段階のMichael付加反応工程が固定電荷導入に使用可能である。スキーム9に固定電荷誘導体(例えば、4級アンモニウム又はホスホニウムイオン誘導体)を直接的に導入するワン段階工程を図示する。また別の方法では、2段階の工程において、中性の側鎖誘導体を導入し(例えばアルキルチオール)、続いて固定電荷スルホニウムイオンを形成させるために誘導体化することができる。したがって、上記のスルホニウム、4級アルキルアンモニウム又は4級アルキルホスホニウムイオン化学反応は、修飾アミノ酸残基を含むペプチドの選択的検出に使用することができる。類似の方法は、β−除去されたホスホ−セリン及びホスホ−スレオニン残基へのジメチルアミン含有スルフェン酸誘導体の導入についてSteen及びMannにより記載されており、これによって、プロトン化された低質量フラグメントが、低エネルギーCIDにおけるプリカーサーイオンスキャンモードMS/MSによりm/z122.06において検出できる[Steen,H.及びMann,M.J.Am.Soc.Mass Spectrom.2002,13,996−1003]。しかし、このイオンは必ずしも常に主要生成物として観察されるわけではない。なぜなら、このイオンの生成は、基本骨格のフラグメント化プロセスと競合的だからである。したがって、修飾された側鎖を伴わないプロダクトイオン、及び修飾された側鎖を伴うプロダクトイオンの混合物が存在し得ることになり、同時に、複雑なプロダクトイオンスペクトルをもたらし、このことが、予測されるペプチド配列の知識がない場合の解釈を潜在的に難しくしている。しかし、本明細書中に記載の固定電荷誘導体化法は、修飾された側鎖の限定的な脱離をもたらし、そのことがペプチドの検出をより高レベルの感度へと向上させると共に、続く構造解析のための次なる解離工程をよりよく制御可能にし得る。上記に概説した異なる同位体標識方法と組合せた時には、本発明の固定電荷誘導体化法はO−連結された翻訳後修飾状態の示差定量をも可能にし得る。
O-linked serine and threonine, which are stable derivatives for O-linked post-translational modified protein identification and differential quantitative mass spectrometry by CID MS / MS or ion-ion reaction MS / MS of peptides containing fixed charge derivatives When combined with β-removal / Michael addition chemistry to form a peptide containing a linked post-translationally modified amino acid, the fixed charge derivatization approach is the state of O-linked post-translational modification in the protein. Can be extended to identification and quantification. Following β-removal of post-translational modification of O-linked serine or threonine, a one or two-step Michael addition reaction step can be used for fixed charge introduction. Scheme 9 illustrates a one-step process for directly introducing a fixed charge derivative (eg, a quaternary ammonium or phosphonium ion derivative). Alternatively, in a two-step process, neutral side chain derivatives can be introduced (eg, alkyl thiols) and subsequently derivatized to form fixed charge sulfonium ions. Thus, the sulfonium, quaternary alkylammonium or quaternary alkylphosphonium ion chemistry described above can be used for selective detection of peptides containing modified amino acid residues. A similar method has been described by Steen and Mann for the introduction of dimethylamine-containing sulfenic acid derivatives into β-removed phospho-serine and phospho-threonine residues, whereby protonated low mass fragments are , Detected at m / z 122.06 by precursor ion scan mode MS / MS at low energy CID [Steen, H. et al. And Mann, M .; J. et al. Am. Soc. Mass Spectrom. 2002, 13, 996-1003]. However, this ion is not always observed as the main product. This is because the production of this ion is competitive with the fragmentation process of the basic skeleton. Thus, there could be a mixture of product ions without modified side chains and product ions with modified side chains, which at the same time resulted in a complex product ion spectrum, which is expected Interpretation in the absence of knowledge of peptide sequences is potentially difficult. However, the fixed charge derivatization method described herein results in limited elimination of the modified side chain, which improves the detection of the peptide to a higher level of sensitivity and the subsequent structure. The next dissociation step for analysis can be made better controllable. When combined with the different isotope labeling methods outlined above, the fixed charge derivatization methods of the present invention may also allow differential quantification of O-linked post-translational modification states.

Figure 2006506647
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固定電荷誘導体を含む架橋されたペプチドのCID MS/MSもしくはイオン−イオン反応MS/MSによる、タンパク質−タンパク質相互作用の特性決定
固定電荷誘導体化の手法はタンパク質−タンパク質相互作用の特性決定にも拡張することができ、それは架橋反応前に適切な架橋試薬中に固定電荷誘導体をとりこませること、又は架橋反応後に2つのタンパク質又はペプチド間に含まれる架橋を誘導体化すること(CID MS/MSにおける、架橋からの特異的な中性脱離もしくは荷電実体の脱離を介してフラグメント化する)によって行われる。架橋剤上の不安定なMS/MS「タグ」の取り込みは、低エネルギーCIDにおいて生成する特徴的な低質量プロダクトイオンの検出を介して架橋されたペプチドを同定するために、Backらにより使用されてきた[Back,J.W.,Hartog,A.F.,Dekker,H.L.,Muijsers,A.O.,de Koning,L.J.及びde Jong,L.J.Am.Soc.Mass Spectrom.2001,12,222−227]。一方で、このように生成したプロダクトイオンは比較的増加量の少ないプロダクトイオンのみであると見られた。逆に、上記に概説した固定電荷誘導体を使用してペプチドの同定及び定量を行うために採用される同様の方法において、固定電荷の限定的な開裂に向けた架橋ペプチドのフラグメント化を行わせて、特徴的な中性脱離又は低質量イオンを得るために(スキーム10)、本発明の方法を採用し得る。架橋ぺプチドを含む上記プロダクトイオンは、次いでより高エネルギーのMS/MS又はMSによるさらなる構造調査を行うため自動的に選択される。2種の異種サンプル間の架橋の定量的比較を必要とする場合には、同位体標識を架橋中に取り込ませることもできる。
Characterization of protein-protein interactions by CID MS / MS or ion-ion reaction MS / MS of cross-linked peptides containing fixed charge derivatives The fixed charge derivatization approach extends to the characterization of protein-protein interactions It can be incorporated into a suitable cross-linking reagent prior to the cross-linking reaction or derivatized the cross-link contained between two proteins or peptides after the cross-linking reaction (in CID MS / MS, Fragmentation via specific neutral elimination from the crosslinks or elimination of charged entities). Incorporation of unstable MS / MS “tags” on the crosslinker was used by Back et al. To identify cross-linked peptides via detection of the characteristic low mass product ions generated at low energy CID. [Back, J. et al. W. , Hartog, A .; F. Dekker, H .; L. , Muijsers, A .; O. , De Koning, L. J. et al. And de Jong, L .; J. et al. Am. Soc. Mass Spectrom. 2001, 12, 222-227]. On the other hand, it was seen that the product ions generated in this way were only product ions with a relatively small increase. Conversely, in a similar method employed to perform peptide identification and quantification using the fixed charge derivatives outlined above, fragmentation of the cross-linked peptide towards limited cleavage of the fixed charge is performed. In order to obtain characteristic neutral desorption or low mass ions (Scheme 10), the method of the present invention can be employed. The product ions containing cross-linked peptides are then automatically selected for further structural investigation by higher energy MS / MS or MS 3 . Isotopic labels can also be incorporated into the cross-links when a quantitative comparison of cross-links between two different samples is required.

Figure 2006506647
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所望であれば、固定電荷誘導体を含む上述の任意のサンプルを、公知のクロマトグラフィー的手段により質量分析前に予め濃縮してもよい[Tang,J.R.及びHartley,B.S.Biochem.J.1967,102,593.;Degen,J.及びKyte,J.Anal.Biochem.1978,89,529−539.;Kyte,J.,Degen,J.及びHarkins,R.N.Methods Enzymology 1983,91,367−377.;Gevaert,K.,Van Damrne,J.,Goethals,M.,Thomas,G.R.,Hoorelbeke,B.,Demol,H.,Martens,L.,Puype,M.,Staes,A.及びVandekerckhove,J.Mol.Cell.Proteomics.2002,1,896−903]。   If desired, any of the above samples containing a fixed charge derivative may be pre-concentrated prior to mass spectrometry by known chromatographic means [Tang, J. et al. R. And Hartley, B .; S. Biochem. J. et al. 1967, 102, 593. Degen, J .; And Kyte, J. et al. Anal. Biochem. 1978, 89, 529-539. Kyte, J .; , Degen, J .; And Harkins, R .; N. Methods Enzymology 1983, 91, 367-377. Gevaert, K .; , Van Damrne, J .; Goethals, M .; , Thomas, G .; R. Hoorelbeke, B .; , Demol, H .; Martens, L .; , Puype, M .; , Staes, A .; And Vandekerckhove, J .; Mol. Cell. Proteomics. 2002, 1, 896-903].

別の方法においては、ビーズ又は不溶性のポリマーに共有結合させた固定電荷試薬を用いた固相の捕捉方法により、固定電荷誘導体を選択的に予め濃縮することができる[Weinberger,S.R.;Viner,R.I.及びHo,P.Electrophoresis.2002,23,3182−3192.;Zhou,H.;Ranish,J.A.;Watts,J.D.;Aebersold,R.Nature Biotechnol.2002,20,512−515.;Qiu,Y;Sousa,E.A.;Hewick,R.M.;Wang,J.H.Anal.Chem.2002,74,4969−4979.;Qian,W−J,Goshe,M.B.,Camp D.G.,Yu,L−R,Tang,K.及びSmith.R.D.Anal.Chem.2003,75,5441−5450]。その後、ペプチドの固定電荷誘導体を遊離させ、それにより、分析すべき混合物サンプルの複雑性を質量分析装置への導入前に減少させるために、化学的もしくは光分解的な開裂が用いられる(スルホニウムイオン固定電荷誘導体についてスキーム11に示す)。   In another method, the fixed charge derivative can be selectively pre-concentrated by a solid phase capture method using a fixed charge reagent covalently linked to beads or an insoluble polymer [Weinberger, S .; R. Viner, R .; I. And Ho, P .; Electrophoresis. 2002, 23, 3182-3192. Zhou, H .; Ranish, J .; A. Watts, J .; D. Aebersold, R .; Nature Biotechnol. 2002, 20, 512-515. Qiu, Y; Sousa, E .; A. Hewick, R .; M.M. Wang, J .; H. Anal. Chem. 2002, 74, 4969-4979. Qian, WJ, Goshe, M .; B. , Camp D. G. Yu, LR, Tang, K .; And Smith. R. D. Anal. Chem. 2003, 75, 5441-5450]. Chemical or photolytic cleavage is then used to release the fixed charge derivative of the peptide, thereby reducing the complexity of the mixture sample to be analyzed prior to introduction into the mass spectrometer (sulfonium ion). The fixed charge derivative is shown in Scheme 11).

Figure 2006506647
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メチオニン固定電荷誘導体化試薬の好適な実施形態
以下に示す2つの構造式は、本明細書中に記載の研究において今日まで使用されてきたものである。これらはブロモアセトフェノン及び、それが同位体的に重水素(d)によりコード化標識されたものである。
Preferred Embodiments of Methionine Fixed Charge Derivatization Reagent The two structural formulas shown below have been used to date in the studies described herein. These are bromoacetophenone and it is isotopically encoded and labeled with deuterium (d 5 ).

Figure 2006506647
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この型の好ましい同位体的コード化試薬には13で標識されたものもあり、その構造を以下に示す。非標識の試薬に対する同位体標識されたものの任意のクロマトグラフィー分離を最小化する目的で、重水素標識よりも13C標識が好ましい。この試薬が非標識の試薬が有する性質と同様の性質をもつことは当業者により予測されるであろう。 Some preferred isotopic encoding reagents of this type are labeled with 13 C 6 and the structure is shown below. For the purpose of minimizing any chromatographic separation of isotope labeled against unlabeled reagents, 13 C labeling is preferred over deuterium labeling. Those skilled in the art will expect that this reagent will have properties similar to those of unlabeled reagents.

Figure 2006506647
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さらに好ましい試薬は、上述の試薬の水溶性型である。この付加された特性が、より能率的なサンプル調製手順の流れを可能にするという利便を与えたからである。この試薬の水溶性型、並びにその13標識型の例を下記に示す。スルフィン酸又はスルホン酸官能基の付加は、アセチル基に関連したオルト−、メタ−、もしくはパラ−位において達成されることに留意されたい。合成のための方法は、これらの位置で任意の1か所に向けた合成を行わせるために選択される;パラの置換位置を下図に示す。 Further preferred reagents are the water-soluble forms of the aforementioned reagents. This added property provides the convenience of allowing a more efficient sample preparation procedure flow. Examples of the water-soluble form of this reagent and its 13 C 6 labeled form are shown below. Note that the addition of the sulfinic acid or sulfonic acid functionality is accomplished in the ortho-, meta-, or para-position relative to the acetyl group. The method for synthesis is selected to allow synthesis at any one of these positions; the para substitution position is shown in the figure below.

Figure 2006506647
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これらの誘導体の合成についての非限定的な方法は、(i)ベンゼンを2,4−ジニトロフェニルスルフェニルクロリドと反応させてフェニル2,4−ジニトロフェニルスルフィドを得る工程、(ii)さらにこれを無水酢酸と反応させてp−アセチルベンゼン2,4−ジニトロフェニルスルフィドを得る工程(iii)p−アセチルベンゼン2,4−ジニトロフェニルスルホンを得るための酸化(iv)メタノール性アルカリを用いて開裂させp−アセチルベンゼン2,4−ジニトロフェニルスルフィン酸を得る工程、次いで(v)スルホン酸を得るためのさらなる酸化とそれに次ぐ臭素化工程、もしくは(v)直接的な臭素化工程、を介して行われる方法であり、当業者に知られた方法を用いることができる[Buess,C.M.及びKharasch,N.J.Am.Chem.Soc.1950,72,3529−3532.;Kharasch,N.及びSwidler,R.J.Org.Chem.1954,19,1704−1707.;Vogels Textbook of Practical Organic Chemistry.第4版 1978.p773−778.;Szmant,H.H.及びIrwin,D.A.J.Am.Chem.Soc.1956,78,4386−4389]。   Non-limiting methods for the synthesis of these derivatives include (i) reacting benzene with 2,4-dinitrophenylsulfenyl chloride to give phenyl 2,4-dinitrophenyl sulfide, (ii) Step of reacting with acetic anhydride to obtain p-acetylbenzene 2,4-dinitrophenylsulfide (iii) Oxidation to obtain p-acetylbenzene 2,4-dinitrophenylsulfone (iv) Cleavage with methanolic alkali through the step of obtaining p-acetylbenzene 2,4-dinitrophenylsulfinic acid, then (v) further oxidation and subsequent bromination step to obtain sulfonic acid, or (v) direct bromination step. And methods known to those skilled in the art can be used [Buess, C .; M.M. And Kharasch, N .; J. et al. Am. Chem. Soc. 1950, 72, 3529-3532. Kharasch, N .; And Swidler, R .; J. et al. Org. Chem. 1954, 19, 1704-1707. Vogels Textbook of Practical Organic Chemistry. 4th edition 1978. p773-778. Szmant, H .; H. And Irwin, D .; A. J. et al. Am. Chem. Soc. 1956, 78, 4386-4389].

別の方法では、段階(i)及び(ii)に続いて、誘導体は(iii)チオ開裂によって開裂し、p−アセチルチオベンゼン誘導体を得て(iv)スルフィン酸もしくはスルホン酸へと酸化され、次いで(v)臭素化され得る。   In another method, following steps (i) and (ii), the derivative is (iii) cleaved by thiocleavage to give a p-acetylthiobenzene derivative (iv) oxidized to sulfinic acid or sulfonic acid, It can then be (v) brominated.

臭素原子は上述の構造における脱離基(すなわち、RXのX部分)として示され、ヨウ素もまた好ましい。その他の使用可能な脱離基には:塩素原子のようなハロゲン化物、並びにスルホン酸エステル、過塩素酸エステル、塩化スルホン酸エステル、又はプロトン化アミン又はアルコールを含む[March J.“Advanced Organic Chemistry”,第4版,Wiley,New York,1992,pp352−357]。   The bromine atom is shown as the leaving group in the above structure (ie, the X moiety of RX), and iodine is also preferred. Other usable leaving groups include: halides such as chlorine atoms, and sulfonate esters, perchlorate esters, chlorinated sulfonate esters, or protonated amines or alcohols [March J. et al. “Advanced Organic Chemistry”, 4th edition, Wiley, New York, 1992, pp 352-357].

上記に示す遊離の酸に加えて、これらの化合物はその塩の形で調製されることができ(例えばナトリウム塩又は塩酸塩)、溶媒和物として調製することができる。   In addition to the free acids shown above, these compounds can be prepared in the form of their salts (eg, sodium salts or hydrochlorides) and can be prepared as solvates.

本発明はまた、質量分析によるアミノ酸、ペプチド又はタンパク質の分析用試薬キットをも含む。この試薬キットは1以上の上述の化合物、及びタンパク質のジスルフィド還元剤(例えば、ジチオスレイトール(DTT)、β−メルカプトエタノール、トリス−カルボキシエチルホスフィン(TCEP)、トリブチルホスフィン(TBP))、システインのアルキル化試薬(例えば、ハロゲン化アルキル(例えば、ヨード酢酸、ヨードアセトアミド)並びにビニルピリジンもしくはアクリルアミド)、プロテアーゼもしくは化学的開裂剤(例えば、トリプシン、Lys−C、Asp−N,ペプシン、サーモリシン、臭化シアン、希酸)などのその他の試薬を含む。この試薬はまた、溶媒を含む。使用される典型的な溶媒には尿素、塩酸グアニジン、アセトニトリル、メタノール、水を含む。   The present invention also includes a reagent kit for analysis of amino acids, peptides or proteins by mass spectrometry. The reagent kit comprises one or more of the above-described compounds and a protein disulfide reducing agent (eg, dithiothreitol (DTT), β-mercaptoethanol, tris-carboxyethylphosphine (TCEP), tributylphosphine (TBP)), cysteine Alkylating reagents (eg alkyl halides (eg iodoacetic acid, iodoacetamide) and vinylpyridine or acrylamide), proteases or chemical cleaving agents (eg trypsin, Lys-C, Asp-N, pepsin, thermolysin, bromide) Other reagents such as cyan, dilute acid). The reagent also includes a solvent. Typical solvents used include urea, guanidine hydrochloride, acetonitrile, methanol, water.

これらの各種試薬を、上述の方法の段階を液相で、もしくは固相で(例えば、この試薬をカラム上に固定化することにより)行うために使用することができる。   These various reagents can be used to perform the above-described method steps in liquid phase or in solid phase (eg, by immobilizing this reagent on a column).

本発明の方法を用いて標識されたアミノ酸又はペプチドは、アミノ酸、ペプチド及びタンパク質の分析に加えて、内部標準としても使用することができる。例えば、対象とする選択されたペプチドの絶対量を定量するための内部標準としてサンプル中に打ち込まれる、同位体的にコード化した既知量のペプチド誘導体を用いる最近の幾つかの報告とある程度類似的に、本明細書中に記載の誘導体化ペプチドを使用することができる[Gygi,Steven P.;Peng,Junmin.PCT Int.Appl.(2003)WO 2003078962;Gerber,Scott A.;Rush,John;Stemman,Olaf;Kirschner,Marc W.;Gygi,Steven P.Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A.(2003),100,6940−6945]。これらの報告は、本明細書中に記載のタンデム質量分析検出に適用しやすい固定電荷誘導体の使用を取り入れてはいないことに留意されたい。   Amino acids or peptides labeled using the methods of the invention can be used as internal standards in addition to amino acid, peptide and protein analysis. For example, somewhat similar to some recent reports using known isotopically encoded amounts of peptide derivatives that are injected into a sample as an internal standard to quantify the absolute amount of the selected peptide of interest. The derivatized peptides described herein can be used [Gygi, Steven P. et al. Peng, Junmin. PCT Int. Appl. (2003) WO 2003078962; Gerber, Scott A. et al. Rush, John; Steman, Olaf; Kirschner, Marc W .; Gygi, Steven P .; Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. (2003), 100, 6940-6945]. It should be noted that these reports do not incorporate the use of fixed charge derivatives that are amenable to tandem mass spectrometry detection as described herein.

実施例に示されたような本発明に対し、広範に記載された本発明の精神又は適用範囲を逸脱しない多数の変更及び/又は改良がなされ得ることは当業者に理解されるであろう。本発明の実施形態は、したがって、全て説明のためであり、限定的なものではないと考えられるべきである。   It will be appreciated by those skilled in the art that many changes and / or improvements can be made to the invention as illustrated in the examples without departing from the spirit or scope of the invention as broadly described. The embodiments of the present invention are therefore to be regarded as illustrative in nature and not as restrictive.

本明細書中に引用した参考文献の開示内容は、参照により本明細書中に組み入れるものとする。   The disclosures of the references cited in this specification are hereby incorporated by reference.

本実施例を通じて、「含んでなる、含む」の語は、規定された要素、数、段階もしくは要素群、数の群もしくは段階群の包含を意味するものと理解されるが、その他のいかなる要素、数、もしくは段階、要素群、数の群もしくは段階群を排除するものではない。   Throughout this example, the word “comprising” is understood to mean the inclusion of a specified element, number, step or group of elements, a group of numbers or a group of steps, but any other element It does not exclude numbers, stages, groups of elements, groups of numbers or groups of stages.

本実施例に含まれる本明細書中のいかなる考察、行為、素材、デバイス、論文又はそれらに類するものは本発明の説明を提供する意図でのみ記載されている。これらの任意の事項、もしくは全ての事項が、本出願の各請求項の優先日以前に存在する公知技術の一部を形成する、もしくは本発明に関連する分野での共通の一般的知識であったと自認すると受け取られるべきではない。   Any discussion, acts, materials, devices, articles or the like in this specification that are included in this example are set forth only to provide an explanation of the invention. Any or all of these matters form part of the prior art existing prior to the priority date of each claim of this application, or are common general knowledge in the field related to the present invention. Should not be accepted as self-identifying.

1価GAILMGAILA(配列番号1)及びそのメチオニン側鎖固定電荷誘導体の四重極イオントラップタンデム質量分析。(A)[M+H]イオンのCID MS/MS。(B)メチオニン側鎖固定電荷アセトフェノン(AP)スルホニウム[M(AP)]イオンのCID MS/MS。(挿入図)図1Bにおけるプロダクトイオン[M−CHS(AP)]のCID MSQuadrupole ion trap tandem mass spectrometry of monovalent GAILGGAILA (SEQ ID NO: 1) and its methionine side chain fixed charge derivative. (A) CID MS / MS of [M + H] + ions. (B) Methionine side chain fixed charge acetophenone (AP) sulfonium [M (AP)] + CID MS / MS of ion. (Inset) CID MS 3 of the product ion [M-CH 3 S (AP)] + in FIG. 1B. 2価GAILMGAILA(配列番号1)及びそのメチオニン側鎖固定電荷誘導体の四重極イオントラップタンデム質量分析。(A)[M+2H]2+イオンのCID MS/MS。(B)メチオニン側鎖固定電荷アセトフェノン(AP)スルホニウム[M(AP)+H]2+イオンのCID MS/MS。(挿入図)図2Bにおけるプロダクトイオン[M−CHS(AP)]2+のCID MSQuadrupole ion trap tandem mass spectrometry analysis of divalent GAILGGAILA (SEQ ID NO: 1) and its methionine side chain fixed charge derivative. (A) CID MS / MS of [M + 2H] 2+ ions. (B) CID MS / MS of methionine side chain fixed charge acetophenone (AP) sulfonium [M (AP) + H] 2+ ion. (Inset) CID MS 3 of product ion [M-CH 3 S (AP)] 2+ in FIG. 2B. 1価GAILMGAILK(配列番号2)及びそのメチオニン側鎖固定電荷誘導体の四重極イオントラップタンデム質量分析。(A)[M+H]イオンのCID MS/MS。(B)メチオニン側鎖固定電荷アセトフェノン(AP)スルホニウム[M(AP)]イオンのCID MS/MS。(挿入図)図3Bにおけるプロダクトイオン[M−CHS(AP)]のCID MSQuadrupole ion trap tandem mass spectrometry analysis of monovalent GAILGGAILK (SEQ ID NO: 2) and its methionine side chain fixed charge derivative. (A) CID MS / MS of [M + H] + ions. (B) Methionine side chain fixed charge acetophenone (AP) sulfonium [M (AP)] + CID MS / MS of ion. (Inset) CID MS 3 of product ion [M-CH 3 S (AP)] + in FIG. 3B. 2価GAILMGAILK(配列番号2)及びそのメチオニン側鎖固定電荷誘導体の四重極イオントラップタンデム質量分析。(A)[M+2H]2+イオンのCID MS/MS。(B)メチオニン側鎖固定電荷アセトフェノン(AP)スルホニウム[M(AP)+H]2+イオンのCID MS/MS。(挿入図)図4Bにおけるプロダクトイオン[M−CHS(AP)]2+のCID MSQuadrupole ion trap tandem mass spectrometry analysis of divalent GAILGGAILK (SEQ ID NO: 2) and its methionine side chain fixed charge derivative. (A) CID MS / MS of [M + 2H] 2+ ions. (B) CID MS / MS of methionine side chain fixed charge acetophenone (AP) sulfonium [M (AP) + H] 2+ ion. (Inset) CID MS 3 of the product ion [M-CH 3 S (AP)] 2+ in FIG. 4B. GAILMGAILK(配列番号2)の3価アセトフェノン(AP)スルホニウム誘導体の四重極イオントラップタンデム質量分析。(A)[M(AP)+2H]3+イオンのCID MS/MS。(挿入図)プロダクトイオン[M−CHS(AP)]3+のCID MSQuadrupole ion trap tandem mass spectrometry analysis of the trivalent acetophenone (AP) sulfonium derivative of GAILGGAILK (SEQ ID NO: 2). (A) CID MS / MS of [M (AP) + 2H] 3+ ion. (Inset) CID MS 3 of product ion [M-CH 3 S (AP)] 3+ . 1価GAILMGAILR(配列番号3)及びそのメチオニン側鎖固定電荷誘導体の四重極イオントラップタンデム質量分析。(A)[M+H]イオンのCID MS/MS。(B)メチオニン側鎖固定電荷アセトフェノン(AP)スルホニウム[M(AP)]イオンのCID MS/MS。(挿入図)図6Bにおけるプロダクトイオン[M−CHS(AP)]のCID MSQuadrupole ion trap tandem mass spectrometry of monovalent GAILGGAILR (SEQ ID NO: 3) and its methionine side chain fixed charge derivative. (A) CID MS / MS of [M + H] + ions. (B) Methionine side chain fixed charge acetophenone (AP) sulfonium [M (AP)] + CID MS / MS of ion. (Inset) CID MS 3 of product ion [M-CH 3 S (AP)] + in FIG. 6B. 2価GAILMGAILR(配列番号3)及びそのメチオニン側鎖固定電荷誘導体の四重極イオントラップタンデム質量分析。(A)[M+2H]2+イオンのCID MS/MS。(B)メチオニン側鎖固定電荷アセトフェノン(AP)スルホニウム[M(AP)+H]2+イオンのCID MS/MS。(挿入図)図7Bにおけるプロダクトイオン[M−CHS(AP)]2+のCID MSQuadrupole ion trap tandem mass spectrometry of the divalent GAILGGAILR (SEQ ID NO: 3) and its methionine side chain fixed charge derivative. (A) CID MS / MS of [M + 2H] 2+ ions. (B) CID MS / MS of methionine side chain fixed charge acetophenone (AP) sulfonium [M (AP) + H] 2+ ion. (Inset) CID MS 3 of the product ion [M-CH 3 S (AP)] 2+ in FIG. 7B. GAILMGAILR(配列番号3)の3価アセトフェノン(AP)スルホニウム誘導体の四重極イオントラップタンデム質量分析。(A)[M(AP)+2H]3+イオンのCID MS/MS。(挿入図)プロダクトイオン[M−CHS(AP)]3+のCID MSQuadrupole ion trap tandem mass spectrometry analysis of the trivalent acetophenone (AP) sulfonium derivative of GAILGGAILR (SEQ ID NO: 3). (A) CID MS / MS of [M (AP) + 2H] 3+ ion. (Inset) CID MS 3 of product ion [M-CH 3 S (AP)] 3+ . (A)GAILMGAILK(配列番号2)の2価メチオニン側鎖固定電荷アセトフェノン(AP)スルホニウム[M(AP)+H]2+イオンのエネルギー分解CID MS/MS。(B)12Vの衝突エネルギー(ラボラトリーフレーム)で得られた[M(AP)+H]2+イオンのCID MS/MSプロダクトイオンスペクトル。(C)22Vの衝突エネルギー(ラボラトリーフレーム)で得られた[M(AP)+H]2+イオンのCID MS/MSプロダクトイオンスペクトル。(A) Energy-resolved CID MS / MS of divalent methionine side chain fixed charge acetophenone (AP) sulfonium [M (AP) + H] 2+ ions of GAILGGAILK (SEQ ID NO: 2). (B) CID MS / MS product ion spectrum of [M (AP) + H] 2+ ions obtained with 12V collision energy (laboratory frame). (C) CID MS / MS product ion spectrum of [M (AP) + H] 2+ ions obtained with 22V collision energy (laboratory frame). GAILAGAILK(配列番号5)及びGAILMGAILK(配列番号2)の2価[M+2H]2+イオンのエネルギー分解CID MS/MS。Energy-resolved CID MS / MS of divalent [M + 2H] 2+ ions of GAILAGALK (SEQ ID NO: 5) and GAILGGAILK (SEQ ID NO: 2). (A)ウシ血清アルブミンの還元及びS−カルボキシアミドメチル化したトリプシン消化物を次いでブロモアセトフェノンを用いて誘導体化した該消化物10pmolの200μm I.D.キャピラリーRP−HPLC MS分析による全イオン流トレース。全イオン流クロマトグラムの2つの領域における個別のマススペクトルを矢印で示し、図11B及び図11Cに表す。(A) Reduction of bovine serum albumin and S-carboxamidomethylated trypsin digest was then derivatized with bromoacetophenone. D. Total ion flow trace by capillary RP-HPLC MS analysis. Individual mass spectra in two regions of the total ion flow chromatogram are indicated by arrows and are represented in FIGS. 11B and 11C. (A)ウシ血清アルブミンの還元及びS−カルボキシアミドメチル化したトリプシン消化物を次いでブロモアセトフェノンを用いて誘導体化した該消化物10pmolの200μm I.D.キャピラリーRP−HPLC−中性脱離スキャンモードCID MS/MS分析による全イオン流トレース。ペプチドは、IETMR(配列番号9)、ETYGDMADCCEK(配列番号10)、TVMENFVAFVDK(配列番号11)、及びMPCTEDYLSLILNR(配列番号12)である。全イオン流クロマトグラムの2つの領域における個別の中性脱離スキャンモードマススペクトルを矢印で示し、図12B及び図12Cに表す。(A) Reduction of bovine serum albumin and S-carboxamidomethylated trypsin digest was then derivatized with bromoacetophenone. D. Capillary RP-HPLC-total ion flow trace by neutral desorption scan mode CID MS / MS analysis. The peptides are IETMR (SEQ ID NO: 9), ETYGDMACDCEK (SEQ ID NO: 10), TVMENFVAFVDK (SEQ ID NO: 11), and MPCTEDYLSLILNR (SEQ ID NO: 12). Individual neutral desorption scan mode mass spectra in two regions of the total ion flow chromatogram are indicated by arrows and are shown in FIGS. 12B and 12C. GAILMGAILR(配列番号3)のメチオニン側鎖固定電荷アセトフェノン(AP)スルホニウムイオン誘導体を含有するd及びdの1.0:1.0pmol/μL混合物の(A)マススペクトル及び(B)中性脱離スキャンモードCID MS/MSスペクトル([M(AP)+H]2+イオンを含有する2価d−及びd−に対する83.0 Da及び85.5 Daの中性脱離、並びに[M(AP)+2H]3+イオンを含有する3価d−及びd−に対する55.3 Da及び57.0 Daの中性脱離)。(A) Mass spectrum and (B) Neutral of 1.0: 1.0 pmol / μL mixture of d 0 and d 5 containing methionine side chain fixed charge acetophenone (AP) sulfonium ion derivative of GAILGGAILR (SEQ ID NO: 3) Desorption scan mode CID MS / MS spectrum (83.0 Da and 85.5 Da neutral desorption for divalent d 0 − and d 5 − containing [M (AP) + H] 2+ ions, and [M (AP) + 2H] Neutral elimination of 55.3 Da and 57.0 Da for trivalent d 0 -and d 5- containing 3+ ions). (A)GAILMGAILR(配列番号3)のメチオニン側鎖固定電荷アセトフェノンスルホニウムイオン誘導体を含有するd及びdの1.0:0.1pmol/μL混合物のマススペクトル。3価及び2価のプリカーサーに対するm/zレンジの領域を拡大させたものをそれぞれパネル(B)及び(C)に示す。(A) Mass spectrum of a 1.0: 0.1 pmol / μL mixture of d 0 and d 5 containing methionine side chain fixed charge acetophenone sulfonium ion derivative of GAILGGAILR (SEQ ID NO: 3). Panels (B) and (C) show enlarged m / z range regions for trivalent and divalent precursors, respectively. (A)GAILMGAILR(配列番号3)のメチオニン側鎖固定電荷アセトフェノンスルホニウムイオン誘導体を含有するd及びdの1.0:0.1pmol/μL混合物の合計された中性脱離スキャンモードCID MS/MSスペクトル。3価及び2価のプリカーサーに対する個々の中性脱離マススペクトルをそれぞれパネル(B)及び(C)に示す。(A) Summed neutral desorption scan mode CID MS of 1.0: 0.1 pmol / μL mixture of d 0 and d 5 containing methionine side chain fixed charge acetophenone sulfonium ion derivative of GAILGGAILR (SEQ ID NO: 3) / MS spectrum. Panels (B) and (C) show the individual neutral desorption mass spectra for the trivalent and divalent precursors, respectively. (A)GAILMGAILR(配列番号3)のメチオニン側鎖固定電荷アセトフェノン(AP)スルホニウムイオン誘導体を含有するd及びdの1.0:1.0pmol混合物の75μm I.D.キャピラリーRP−HPLC MS分析による全イオン流トレース。(B)パネル(A)で示された領域から合計したマススペクトル。(C)GAILMGAILR(配列番号3)のメチオニン側鎖固定電荷アセトフェノン(AP)スルホニウムイオン誘導体を含有するd及びdの1.0:1.0pmol混合物の75μm I.D.キャピラリーRP−HPLC−中性脱離スキャンモードCID MS/MS分析による全イオン流トレース。(D)パネル(C)で示された領域から合計したマススペクトル。(A) 75 μm of a 1.0: 1.0 pmol mixture of d 0 and d 5 containing a methionine side chain fixed charge acetophenone (AP) sulfonium ion derivative of GAILGGAILR (SEQ ID NO: 3). D. Total ion flow trace by capillary RP-HPLC MS analysis. (B) Mass spectrum summed from the area shown in panel (A). (C) 75 μm of 1.0: 1.0 pmol mixture of d 0 and d 5 containing the methionine side chain fixed charge acetophenone (AP) sulfonium ion derivative of GAILGGAILR (SEQ ID NO: 3). D. Capillary RP-HPLC-total ion flow trace by neutral desorption scan mode CID MS / MS analysis. (D) Mass spectrum summed from the area shown in panel (C).

Claims (89)

アミノ酸、ペプチド又はタンパク質の分析方法であって、
(1)アミノ酸、ペプチド又はタンパク質の混合物を誘導体化して、そのC末端又はN末端以外の部位に固定電荷イオンを含むように誘導体化した1以上のアミノ酸、ペプチド又はタンパク質を形成させる段階、
(2)C末端又はN末端以外の部位に固定電荷イオンを含むように誘導体化した1以上のアミノ酸、ペプチド又はタンパク質を含むアミノ酸、ペプチド又はタンパク質の混合物を質量分析装置に導入する段階、
(3)C末端又はN末端以外の部位に固定電荷イオンを含むように誘導体化した1以上のアミノ酸、ペプチド又はタンパク質を含むアミノ酸、ペプチド又はタンパク質の混合物を第1の質量分解分析装置に通して、第1質量対電荷比を有するタンパク質又はペプチドプリカーサーイオンを選択する段階、
(4)上記の第1質量対電荷比を有するプリカーサーイオンを解離させて、固定電荷の近傍の部位において起こるフラグメント化の特性である第2質量対電荷比を有するプロダクトイオンを生成させる段階、及び
(5)第2質量対電荷比を有するプロダクトイオンを検出する段階
を含んでなる方法。
A method for analyzing amino acids, peptides or proteins comprising:
(1) derivatizing a mixture of amino acids, peptides or proteins to form one or more amino acids, peptides or proteins derivatized to contain fixed charge ions at sites other than the C-terminus or N-terminus;
(2) introducing a mixture of one or more amino acids, peptides or proteins derivatized to contain fixed charge ions at sites other than the C-terminal or N-terminal, a peptide or protein mixture into a mass spectrometer;
(3) A mixture of amino acids, peptides or proteins containing one or more amino acids, peptides or proteins derivatized to contain fixed charge ions at sites other than the C-terminal or N-terminal is passed through the first mass resolving analyzer. Selecting a protein or peptide precursor ion having a first mass to charge ratio;
(4) dissociating the precursor ion having the first mass-to-charge ratio to generate a product ion having a second mass-to-charge ratio, which is a characteristic of fragmentation occurring in a site near the fixed charge; and (5) A method comprising detecting product ions having a second mass to charge ratio.
第2質量対電荷比を有するプロダクトイオンが、プリカーサーイオンからの固定電荷の中性脱離によって形成されるプロダクトイオンである、請求項1記載の方法。 The method of claim 1, wherein the product ions having a second mass to charge ratio are product ions formed by neutral desorption of fixed charges from precursor ions. 第2質量対電荷比を有するプロダクトイオンが、プリカーサーイオンからの固定電荷の荷電脱離によって形成されるプロダクトイオンである、請求項1記載の方法。 The method of claim 1, wherein the product ions having a second mass to charge ratio are product ions formed by charge desorption of a fixed charge from the precursor ions. (6)誘導体化したペプチド又はタンパク質の同一性を判定する段階をさらに含む、請求項1記載の方法。 (6) The method of claim 1, further comprising determining the identity of the derivatized peptide or protein. 誘導体化したペプチド又はタンパク質の同一性を判定する段階が、最初の繰返し段階(1)、(2)、(3)及び(4)と、次いでペプチド又はタンパク質のアミノ酸配列を決定するため、第2質量対電荷比を有するプロダクトイオンを解離させて所定範囲の質量対電荷比を有する一連のプロダクトイオンを形成させることによって実施される、請求項4記載の方法。 Determining the identity of the derivatized peptide or protein includes the first iteration steps (1), (2), (3) and (4), followed by a second to determine the amino acid sequence of the peptide or protein. 5. The method of claim 4, wherein the method is performed by dissociating product ions having a mass to charge ratio to form a series of product ions having a predetermined range of mass to charge ratios. 第2質量対電荷比を有するプロダクトイオンがプリカーサーイオンからの中性脱離によって形成される、請求項5記載の方法。 6. The method of claim 5, wherein product ions having a second mass to charge ratio are formed by neutral desorption from the precursor ions. 第2質量対電荷比を有するプロダクトイオンがプリカーサーイオンの荷電脱離によって形成される、請求項5記載の方法。 6. The method of claim 5, wherein product ions having a second mass to charge ratio are formed by charge desorption of precursor ions. 誘導体化したペプチド又はタンパク質の同定の判定段階を高分解能質量分析装置の使用によって実施する、請求項4記載の方法。 The method according to claim 4, wherein the step of determining the identification of the derivatized peptide or protein is carried out by use of a high resolution mass spectrometer. 高分解能質量分析装置の使用によって、段階(5)で検出されるプロダクトイオン又はその相補的プロダクトイオンに関して約1〜5ppmの質量精度を与える、請求項8記載の方法。 9. The method of claim 8, wherein use of a high resolution mass spectrometer provides a mass accuracy of about 1-5 ppm for the product ion detected in step (5) or its complementary product ion. 誘導体化ペプチド又はタンパク質の同一性を判定する段階が、固定電荷誘導体を含むことが判明しているペプチドを同定するためのデータベース検索を含む、請求項4記載の方法。 5. The method of claim 4, wherein determining the identity of the derivatized peptide or protein comprises a database search to identify peptides that are known to contain a fixed charge derivative. 解離させる段階が、(i)不活性ガスとの衝突(衝突誘起解離(CID))又は衝突活性化解離(CAD))、(ii)表面との衝突(表面誘起解離(SID))、(iii)適宜レーザーを使用しての、光粒子との相互作用による光解離、(iv)熱/黒体赤外線放射解離(BIRD)、及び(v)電子ビームとの相互作用による、1価のカチオンに対する電子誘起解離(EID)、多価のカチオンに対する電子捕捉解離(ECD)、又はこれらの組合せからなる群から選択される方法を含む、請求項1記載の方法。 The step of dissociation includes (i) collision with an inert gas (collision-induced dissociation (CID)) or collision-activated dissociation (CAD)), (ii) collision with a surface (surface-induced dissociation (SID)), (iii ) Photodissociation by interaction with photoparticles using an appropriate laser, (iv) thermal / blackbody infrared radiation dissociation (BIRD), and (v) monovalent cations by interaction with electron beams The method of claim 1, comprising a method selected from the group consisting of electron induced dissociation (EID), electron capture dissociation (ECD) for multivalent cations, or a combination thereof. 当該方法が、アミノ酸、ペプチド又はタンパク質の同定に使用される、請求項1乃至請求項11のいずれか1項記載の方法。 The method according to any one of claims 1 to 11, wherein the method is used for identification of amino acids, peptides or proteins. 当該方法が、アミノ酸、ペプチド又はタンパク質の定量に使用される、請求項1乃至請求項11のいずれか1項記載の方法。 The method according to any one of claims 1 to 11, wherein the method is used for quantification of amino acids, peptides or proteins. 当該方法が、固定電荷への適切な同位体標識又は構造的標識の取り込みに基づくアミノ酸、ペプチド又はタンパク質の示差定量に使用される、請求項1乃至請求項11のいずれか1項記載の方法。 12. The method according to any one of claims 1 to 11, wherein the method is used for differential quantification of amino acids, peptides or proteins based on incorporation of a suitable isotope or structural label into a fixed charge. 同位体標識が1個以上の13C、15N、及びHである、請求項14記載の方法。 Isotope label is a 1 or more 13 C, 15 N, and 2 H, The method of claim 14, wherein. 当該方法が、アミノ酸、ペプチド又はタンパク質の翻訳後修飾状態の分析に使用される、請求項1乃至請求項11のいずれか1項記載の方法。 The method according to any one of claims 1 to 11, wherein the method is used for analysis of a post-translational modification state of an amino acid, peptide or protein. アミノ酸、ペプチド又はタンパク質の翻訳後修飾状態の分析に、質量分析で安定な誘導体であるO−リン酸化及びO−グリコシル化セリン又はO−リン酸化及びO−グリコシル化スレオニンを形成させるためのβ−除去/Michael付加法を介した固定電荷誘導体の取り込みを含む、請求項16記載の方法。 Β-to form an O-phosphorylated and O-glycosylated serine or O-phosphorylated and O-glycosylated threonine, which are stable derivatives in mass spectrometry, for the analysis of post-translational modification states of amino acids, peptides or proteins 17. The method of claim 16, comprising incorporation of a fixed charge derivative via a removal / Michael addition method. 当該方法が、アミノ酸、ペプチド又はタンパク質の架橋状態の分析に使用される、請求項1乃至請求項11のいずれか1項記載の方法。 The method according to any one of claims 1 to 11, wherein the method is used for analysis of a crosslinking state of an amino acid, a peptide or a protein. 当該方法が、タンパク質の相互作用の分析に使用される、請求項1乃至請求項11のいずれか1項記載の方法。 The method according to any one of claims 1 to 11, wherein the method is used for analysis of protein interaction. 固定電荷誘導体が、選択されたアミノ酸残基の側鎖、又はタンパク質もしくはペプチドに含まれる選択されたアミノ酸残基の側鎖に含まれる、請求項1乃至請求項19のいずれか1項記載の方法。 20. The method according to any one of claims 1 to 19, wherein the fixed charge derivative is included in a side chain of a selected amino acid residue or a side chain of a selected amino acid residue included in a protein or peptide. . 前記選択されたアミノ酸残基が希少アミノ酸のものである、請求項20記載の方法。 21. The method of claim 20, wherein the selected amino acid residue is that of a rare amino acid. 前記選択されたアミノ酸残基がその側鎖にS原子を含むものである、請求項20記載の方法。 21. The method of claim 20, wherein the selected amino acid residue comprises an S atom in its side chain. 前記アミノ酸残基が、メチオニン、システイン、ホモシステイン又はセレノシステインである、請求項22記載の方法。 The method according to claim 22, wherein the amino acid residue is methionine, cysteine, homocysteine or selenocysteine. 前記アミノ酸残基がメチオニンであり、当該方法がスキーム1、3及び4のいずれかによって実施される、請求項23記載の方法。 24. The method of claim 23, wherein the amino acid residue is methionine and the method is performed according to any of Schemes 1, 3, and 4. 前記アミノ酸残基がシステインであり、当該方法がスキーム2、5、6、7及び8のいずれかによって実施される、請求項23記載の方法。 24. The method of claim 23, wherein the amino acid residue is cysteine and the method is performed according to any of Schemes 2, 5, 6, 7, and 8. 前記選択されるアミノ酸残基がトリプトファン又はチロシンである、請求項20記載の方法。 21. The method of claim 20, wherein the selected amino acid residue is tryptophan or tyrosine. 前記アミノ酸残基がチロシン又はトリプトファンであり、当該方法がスキーム5又は6のいずれかによって実施される、請求項26記載の方法。 27. The method of claim 26, wherein the amino acid residue is tyrosine or tryptophan and the method is performed according to either scheme 5 or 6. 前記側鎖がS−アルキル基を含む、請求項20記載の方法。 21. The method of claim 20, wherein the side chain comprises an S-alkyl group. 前記アミノ酸残基が、メチオニン、S−アルキルシステイン、S−アルキルホモシステイン、S−アルキルトリプトファン又はS−アルキルチロシンである、請求項28記載の方法。 29. The method of claim 28, wherein the amino acid residue is methionine, S-alkylcysteine, S-alkylhomocysteine, S-alkyltryptophan or S-alkyltyrosine. 固定電荷誘導体が翻訳後修飾アミノ酸残基の側鎖に含まれる、請求項1乃至請求項19のいずれか1項記載の方法。 20. A method according to any one of claims 1 to 19, wherein the fixed charge derivative is included in the side chain of a post-translationally modified amino acid residue. 固定電荷誘導体がO−結合翻訳後修飾アミノ酸残基に含まれる、請求項30記載の方法。 32. The method of claim 30, wherein the fixed charge derivative is included in an O-linked post-translationally modified amino acid residue. O−結合翻訳後修飾アミノ酸残基が、O−結合翻訳後修飾セリンアミノ酸残基からのβ−除去によって形成されるデヒドロアラニン残基である(スキーム9)、請求項30記載の方法。 31. The method of claim 30, wherein the O-linked post-translationally modified amino acid residue is a dehydroalanine residue formed by β-removal from an O-linked post-translationally modified serine amino acid residue (Scheme 9). O−結合翻訳後修飾アミノ酸残基が、O−結合翻訳後修飾スレオニンアミノ酸残基からのβ−除去によって形成されるデヒドロアミノ−2−酪酸残基である、請求項30記載の方法。 31. The method of claim 30, wherein the O-linked post-translationally modified amino acid residue is a dehydroamino-2-butyric acid residue formed by β-removal from an O-linked post-translationally modified threonine amino acid residue. 固定電荷誘導体が、2つのアミノ酸、ペプチド又はタンパク質の間の架橋結合に含まれる(スキーム10)、請求項1乃至請求項19のいずれか1項記載の方法。 20. A method according to any one of claims 1 to 19, wherein the fixed charge derivative is comprised in a cross-linking between two amino acids, peptides or proteins (Scheme 10). 固定電荷誘導体が架橋試薬内に含まれている、請求項1乃至請求項19のいずれか1項記載の方法。 20. A method according to any one of claims 1 to 19, wherein a fixed charge derivative is included in the crosslinking reagent. ビーズ又は不溶性ポリマーと共有結合させた固定電荷試薬を使用する固相捕獲法によって固定電荷誘導体が選択的に予め富化されている(スキーム11)、請求項1乃至請求項35のいずれか1項記載の方法。 36. The fixed charge derivative is selectively pre-enriched by a solid phase capture method using a fixed charge reagent covalently bound to a bead or an insoluble polymer (Scheme 11), any one of claims 1 to 35. The method described. 固定電荷イオンが、スルホニウムイオン、4級アルキルアンモニウムイオン又は4級アルキルホスホニウムイオンである、請求項1乃至請求項36のいずれか1項記載の方法。 The method according to any one of claims 1 to 36, wherein the fixed charge ion is a sulfonium ion, a quaternary alkylammonium ion, or a quaternary alkylphosphonium ion. アミノ酸、ペプチド又はタンパク質イオンの分析をタンデム質量分析によって実施する、請求項1乃至請求項37のいずれか1項記載の方法。 38. A method according to any one of claims 1 to 37, wherein the analysis of amino acid, peptide or protein ions is performed by tandem mass spectrometry. タンデム質量分析装置が、タンパク質又はペプチドイオンを気相に転換させるためのエレクトロスプレーイオン化(ESI)インターフェース又はマトリックス支援レーザー脱離イオン化(MALDI)インターフェースを備えている、請求項38記載の方法。 39. The method of claim 38, wherein the tandem mass spectrometer comprises an electrospray ionization (ESI) interface or a matrix-assisted laser desorption ionization (MALDI) interface for converting protein or peptide ions to the gas phase. タンデム質量分析装置が、タンデム・イン・スペース型質量分析装置、タンデム・イン・タイム型質量分析装置、又はその組合せである、請求項38記載の方法。 39. The method of claim 38, wherein the tandem mass spectrometer is a tandem in-space mass spectrometer, a tandem in time mass spectrometer, or a combination thereof. タンデム・イン・スペース型質量分析装置が、セクター型質量分析装置、飛行時間型質量分析装置、三連四重極質量分析装置、又は飛行時間型装置と四重極型装置を組合せたハイブリッド型質量分析装置である、請求項40記載の方法。 Tandem in-space mass spectrometer is a sector mass spectrometer, time-of-flight mass spectrometer, triple quadrupole mass spectrometer, or a hybrid mass that combines time-of-flight and quadrupole instruments 41. The method of claim 40, wherein the method is an analytical device. セクター型質量分析装置が、二重収束セクター型質量分析装置又はセクター型装置と四重極型装置を組合せたハイブリッド型質量分析装置である請求項41記載の方法。 42. The method according to claim 41, wherein the sector mass spectrometer is a double-focusing sector mass spectrometer or a hybrid mass spectrometer combining a sector apparatus and a quadrupole apparatus. タンデム・イン・タイム型質量分析装置が、2次元四重極イオントラップ質量分析装置、3次元四重極イオントラップ質量分析装置又はフーリエ変換イオンサイクロトロン共鳴(FT−ICR)質量分析装置である、請求項38記載の方法。 The tandem-in-time mass spectrometer is a two-dimensional quadrupole ion trap mass spectrometer, a three-dimensional quadrupole ion trap mass spectrometer, or a Fourier transform ion cyclotron resonance (FT-ICR) mass spectrometer. 39. The method according to Item 38. 1以上のタンパク質抽出段階、タンパク質分離段階、システインジスルフィドの還元及びアルキル化段階、及び/又は消化段階をさらに含む、請求項1乃至請求項43のいずれか1項記載の方法。 44. The method of any one of claims 1 to 43, further comprising one or more protein extraction steps, protein separation steps, cysteine disulfide reduction and alkylation steps, and / or digestion steps. アミノ酸、ペプチド又はタンパク質が、次式の置換アセトフェノン又はその塩又はその溶媒和物を用いて誘導体化される、請求項1乃至請求項44のいずれか1項記載の方法。
Figure 2006506647
45. A method according to any one of claims 1 to 44, wherein the amino acid, peptide or protein is derivatized with a substituted acetophenone of the formula: or a salt or solvate thereof.
Figure 2006506647
Xが、ハロゲン、スルホン酸エステル、過塩素酸エステル又はクロロスルホン酸エステルである、請求項45記載の方法。 46. The method of claim 45, wherein X is a halogen, sulfonate ester, perchlorate ester or chlorosulfonate ester. 〜RがHであり、R′〜R′が12Cである、請求項45記載の方法。 A R 1 to R 5 is H, R 1 '~R 6' is 12 C, 46. The method of claim 45, wherein. 前記置換アセトフェノンが、同位体標識された置換アセトフェノン又はその塩又はその溶媒和物である、請求項45記載の方法。 46. The method according to claim 45, wherein the substituted acetophenone is an isotopically labeled substituted acetophenone or a salt thereof or a solvate thereof. Xが、ハロゲン、スルホン酸エステル、過塩素酸エステル又はクロロスルホン酸エステルである、請求項48記載の方法。 49. The method of claim 48, wherein X is a halogen, sulfonate ester, perchlorate ester or chlorosulfonate ester. 〜Rのいずれか1以上、好ましくは3以上がHであり、R′〜R′が12Cである、請求項49記載の方法。 R 1 to R 5 or one or more, preferably 3 or more 2 H, R 1 '~R 6 ' is 12 C, The method of claim 49. 〜RがHであり、R′〜R′のいずれか1以上、好ましくは3以上が13Cである、請求項49記載の方法。 A R 1 to R 5 is H, R 1 '~R 6' any one or more, preferably 3 or more is 13 C, The method of claim 49. 〜Rのいずれか1以上が水素又は炭素以外の原子を含む官能基である、請求項45乃至請求項51のいずれか1項記載の方法。 Any one or more of R 1 to R 5 is a functional group containing an atom other than hydrogen or carbon, any one method according to claim 45 or claim 51. 置換アセトフェノンが水溶性である、請求項45乃至請求項52のいずれか1項記載の方法。 53. The method of any one of claims 45 to 52, wherein the substituted acetophenone is water soluble. がSOHで、R〜RがHで、R′〜R′が12Cであるか、
がHで、RがSOHで、R〜RがHで、R′〜R′が12Cであるか、
1−2がHで、RがSOHで、R〜RがHで、R′〜R′が12Cであるか、
がSOHで、R〜RがHで、R′〜R′が12Cであるか、
がHで、RがSOHで、R〜RがHで、R′〜R′が12Cであるか、或いは
1−2がHで、RがSOHで、R〜RがHで、R′〜R′が12Cである
請求項53記載の方法。
R 1 is SO 2 H, R 2 to R 5 are H, and R 1 ′ to R 6 ′ are 12 C,
R 1 is H, R 2 is SO 2 H, R 3 to R 5 are H, and R 1 ′ to R 6 ′ are 12 C,
R 1-2 is H, R 3 is SO 2 H, R 4 to R 5 are H, and R 1 ′ to R 6 ′ are 12 C,
R 1 is SO 3 H, R 2 to R 5 are H, and R 1 ′ to R 6 ′ are 12 C,
R 1 is H, R 2 is SO 3 H, R 3 to R 5 are H, R 1 ′ to R 6 ′ are 12 C, or R 1-2 is H and R 3 is SO in 3 H, with R 4 to R 5 is H, 54. the method of claim 53, wherein R 1 '~R 6' is 12 C.
がSOHで、R〜Rのいずれか1以上、好ましくは3以上がHで、R′〜R′が12Cであるか、
がSOHで、R〜RがHで、R′〜R′のいずれか1以上、好ましくは3以上が13Cであるか、
がSOHで、R及びR〜Rのいずれか1以上、好ましくは3以上がHで、R′〜R′が12Cであるか、
がSOHで、R及びR〜RがHで、R′〜R′のいずれか1以上、好ましくは3以上が13Cであるか、
がSOHで、R〜R及びR〜Rのいずれか1以上、好ましくは3以上がHで、R′〜R′が12Cであるか、
がSOHで、R〜R及びR〜RがHで、R′〜R′のいずれか1以上、好ましくは3以上が13Cであるか、
がSOHで、R〜Rのいずれか1以上、好ましくは3以上がHで、R′〜R′が12Cであるか、
がSOHで、R〜RがHで、R′〜R′のいずれか1以上、好ましくは3以上が13Cであるか、
がSOHで、R及びR〜Rのいずれか1以上、好ましくは3以上がHで、R′〜R′が12Cであるか、
がSOHで、R及びR〜RがHで、R′〜R′のいずれか1以上、好ましくは3以上が13Cであるか、
がSOHで、R〜R及びR〜Rのいずれか1以上、好ましくは3以上がHで、R′〜R′が12Cであるか、又は
がSOHで、R〜R及びR〜RがHで、R′〜R′のいずれか1以上、好ましくは3以上が13Cである;
請求項53記載の方法。
R 1 is SO 2 H, any one or more of R 2 to R 5 , preferably 3 or more is 2 H, and R 1 ′ to R 6 ′ is 12 C,
R 1 is SO 2 H, R 2 to R 5 are H, and one or more of R 1 ′ to R 6 ′, preferably 3 or more is 13 C,
R 2 is SO 2 H, one or more of R 1 and R 3 to R 5 , preferably 3 or more is 2 H, and R 1 ′ to R 6 ′ is 12 C,
R 2 is SO 2 H, R 1 and R 3 to R 5 are H, and one or more of R 1 ′ to R 6 ′, preferably 3 or more is 13 C,
R 3 is SO 2 H, one or more of R 1 to R 2 and R 4 to R 5 , preferably 3 or more is 2 H, and R 1 ′ to R 6 ′ is 12 C,
R 3 is SO 2 H, R 1 to R 2 and R 4 to R 5 are H, and one or more of R 1 ′ to R 6 ′, preferably 3 or more is 13 C,
R 1 is SO 3 H, any one or more of R 2 to R 5 , preferably 3 or more is 2 H, and R 1 ′ to R 6 ′ is 12 C,
R 1 is SO 3 H, R 2 to R 5 are H, and one or more of R 1 ′ to R 6 ′, preferably 3 or more is 13 C,
R 2 is SO 3 H, and one or more of R 1 and R 3 to R 5 , preferably 3 or more is 2 H, and R 1 ′ to R 6 ′ is 12 C,
R 2 is SO 3 H, R 1 and R 3 to R 5 are H, and one or more of R 1 ′ to R 6 ′, preferably 3 or more is 13 C,
R 3 is SO 3 H and any one or more of R 1 to R 2 and R 4 to R 5 , preferably 3 or more is 2 H, and R 1 ′ to R 6 ′ is 12 C, or R 3 is SO 3 H, R 1 to R 2 and R 4 to R 5 are H, and any one or more of R 1 ′ to R 6 ′, preferably 3 or more is 13 C;
54. The method of claim 53.
次式の置換アセトフェノン又はその塩又はその溶媒和物。
Figure 2006506647
式中、Xはスルホン酸エステル、過塩素酸エステル又はクロロスルホン酸エステルである。
A substituted acetophenone of the following formula or a salt thereof or a solvate thereof.
Figure 2006506647
In the formula, X is a sulfonic acid ester, a perchloric acid ester or a chlorosulfonic acid ester.
〜RがHであり、R′〜R′が12Cである、請求項56記載の置換アセトフェノン。 R 1 to R 5 is H, R 1 '~R 6' is 12 C, substituted acetophenones of claim 56. 置換アセトフェノンが、同位体的標識された置換アセトフェノン又はその塩又はその溶媒和物である、請求項56記載の置換アセトフェノン。 57. The substituted acetophenone according to claim 56, wherein the substituted acetophenone is an isotopically labeled substituted acetophenone or a salt thereof or a solvate thereof. 〜Rのいずれか1以上、好ましくは3以上がHであり、R′〜R′が12Cである、請求項58記載の置換アセトフェノン。 59. A substituted acetophenone according to claim 58, wherein any one or more of R 1 to R 5 , preferably 3 or more is 2 H and R 1 ′ to R 6 ′ is 12 C. 〜RがHであり、R′〜R′のいずれか1以上、好ましくは3以上が13Cである、請求項58記載の置換アセトフェノン。 A R 1 to R 5 is H, R 1 '~R 6' any one or more, preferably 3 or more 13 C, substituted acetophenones of claim 58. 次式の水溶性置換アセトフェノン又はその塩又はその溶媒和物。
Figure 2006506647
A water-soluble substituted acetophenone of the following formula or a salt thereof or a solvate thereof:
Figure 2006506647
Xがハロゲン、スルホン酸エステル、過塩素酸エステル又はクロロスルホン酸エステルである、請求項61記載の水溶性置換アセトフェノン。 62. The water soluble substituted acetophenone of claim 61, wherein X is halogen, sulfonate ester, perchlorate ester or chlorosulfonate ester. XがBr又はIである、請求項62記載の水溶性置換アセトフェノン。 64. The water soluble substituted acetophenone of claim 62, wherein X is Br or I. がSOHで、R〜RがHで、R′〜R′が12Cであるか、
がHで、RがSOHで、R〜RがHで、R′〜R′が12Cであるか、
1−2がHで、RがSOHで、R〜RがHで、R′〜R′が12Cであるか、
がSOHで、R〜RがHで、R′〜R′が12Cであるか、
がHで、RがSOHで、R〜RがHで、R′〜R′が12Cであるか、又は
1−2がHで、RがSOHで、R〜RがHで、R′〜R′が12Cである、請求項63記載の水溶性置換アセトフェノン誘導体。
R 1 is SO 2 H, R 2 to R 5 are H, and R 1 ′ to R 6 ′ are 12 C,
R 1 is H, R 2 is SO 2 H, R 3 to R 5 are H, and R 1 ′ to R 6 ′ are 12 C,
R 1-2 is H, R 3 is SO 2 H, R 4 to R 5 are H, and R 1 ′ to R 6 ′ are 12 C,
R 1 is SO 3 H, R 2 to R 5 are H, and R 1 ′ to R 6 ′ are 12 C,
R 1 is H, R 2 is SO 3 H, R 3 to R 5 are H, R 1 ′ to R 6 ′ are 12 C, or R 1-2 is H and R 3 is SO in 3 H, with R 4 to R 5 is H, R 1 '~R 6' is 12 C, a water-soluble substituted acetophenone derivatives of claim 63.
同位体標識された形態の請求項61記載の水溶性置換アセトフェノン。 62. The water soluble substituted acetophenone of claim 61 in isotopically labeled form. Xが、ハロゲン、スルホン酸エステル、過塩素酸エステル又はクロロスルホン酸エステルである、請求項64記載の同位体標識された水溶性置換アセトフェノン。 65. The isotopically labeled water-soluble substituted acetophenone of claim 64, wherein X is halogen, sulfonate ester, perchlorate ester or chlorosulfonate ester. がSOHで、R〜Rのいずれか1以上、好ましくは3以上がHで、R′〜R′が12Cであるか、
がSOHで、R〜RがHで、R′〜R′のいずれか1以上、好ましくは3以上が13Cであるか、
がSOHで、R及びR〜Rのいずれか1以上、好ましくは3以上がHで、R′〜R′が12Cであるか、
がSOHで、R及びR〜RがHで、R′〜R′のいずれか1以上、好ましくは3以上が13Cであるか、
がSOHで、R〜R及びR〜Rのいずれか1以上、好ましくは3以上がHで、R′〜R′が12Cであるか、
がSOHで、R〜R及びR〜RがHで、R′〜R′のいずれか1以上、好ましくは3以上が13Cであるか、
がSOHで、R〜Rのいずれか1以上、好ましくは3以上がHで、R′〜R′が12Cであるか、
がSOHで、R〜RがHで、R′〜R′のいずれか1以上、好ましくは3以上が13Cであるか、
がSOHで、R及びR〜Rのいずれか1以上、好ましくは3以上がHで、R′〜R′が12Cであるか、
がSOHで、R及びR〜RがHで、R′〜R′のいずれか1以上、好ましくは3以上が13Cであるか、
がSOHで、R〜R及びR〜Rのいずれか1以上、好ましくは3以上がHで、R′〜R′が12Cであるか、又は
がSOHで、R〜R及びR〜RがHで、R′〜R′のいずれか1以上、好ましくは3以上が13Cである;
請求項66記載の同位体標識された水溶性置換アセトフェノン。
R 1 is SO 2 H, any one or more of R 2 to R 5 , preferably 3 or more is 2 H, and R 1 ′ to R 6 ′ is 12 C,
R 1 is SO 2 H, R 2 to R 5 are H, and one or more of R 1 ′ to R 6 ′, preferably 3 or more is 13 C,
R 2 is SO 2 H, one or more of R 1 and R 3 to R 5 , preferably 3 or more is 2 H, and R 1 ′ to R 6 ′ is 12 C,
R 2 is SO 2 H, R 1 and R 3 to R 5 are H, and one or more of R 1 ′ to R 6 ′, preferably 3 or more is 13 C,
R 3 is SO 2 H, one or more of R 1 to R 2 and R 4 to R 5 , preferably 3 or more is 2 H, and R 1 ′ to R 6 ′ is 12 C,
R 3 is SO 2 H, R 1 to R 2 and R 4 to R 5 are H, and one or more of R 1 ′ to R 6 ′, preferably 3 or more is 13 C,
R 1 is SO 3 H, any one or more of R 2 to R 5 , preferably 3 or more is 2 H, and R 1 ′ to R 6 ′ is 12 C,
R 1 is SO 3 H, R 2 to R 5 are H, and one or more of R 1 ′ to R 6 ′, preferably 3 or more is 13 C,
R 2 is SO 3 H, and one or more of R 1 and R 3 to R 5 , preferably 3 or more is 2 H, and R 1 ′ to R 6 ′ is 12 C,
R 2 is SO 3 H, R 1 and R 3 to R 5 are H, and one or more of R 1 ′ to R 6 ′, preferably 3 or more is 13 C,
R 3 is SO 3 H and any one or more of R 1 to R 2 and R 4 to R 5 , preferably 3 or more is 2 H, and R 1 ′ to R 6 ′ is 12 C, or R 3 is SO 3 H, R 1 to R 2 and R 4 to R 5 are H, and any one or more of R 1 ′ to R 6 ′, preferably 3 or more is 13 C;
The isotopically labeled water-soluble substituted acetophenone of claim 66.
請求項56乃至請求項67のいずれか1項記載の置換アセトフェノンを含む容器を含んでなる質量分析装置によるアミノ酸、ペプチド又はタンパク質の分析のための試薬キット。 68. A reagent kit for analysis of amino acids, peptides, or proteins by a mass spectrometer comprising a container containing the substituted acetophenone according to any one of claims 56 to 67. 次式の置換アセトフェノン又はその塩又はその溶媒和物を含む容器を含んでなる、質量分析によるアミノ酸、ペプチド又はタンパク質の分析用試薬キット。
Figure 2006506647
式中、Xはハロゲン化物である。
A reagent kit for analysis of amino acids, peptides or proteins by mass spectrometry, comprising a container containing a substituted acetophenone of the following formula or a salt thereof or a solvate thereof.
Figure 2006506647
In the formula, X is a halide.
XがBr又はIである、請求項69記載の試薬キット。 70. The reagent kit according to claim 69, wherein X is Br or I. 〜RがHであり、R′〜R′が12Cである、請求項69又は70記載の試薬キット。 The reagent kit according to claim 69 or 70, wherein R 1 to R 5 are H, and R 1 'to R 6 ' are 12 C. 置換アセトフェノンが、同位体標識された置換アセトフェノン又はその塩又はその溶媒和物である、請求項69記載の試薬キット。 70. The reagent kit according to claim 69, wherein the substituted acetophenone is an isotope-labeled substituted acetophenone, a salt thereof, or a solvate thereof. 〜Rのいずれか1以上、好ましくは3以上がHであり、R′〜R′が12Cである、請求項72記載の試薬キット。 The reagent kit according to claim 72, wherein any one or more of R 1 to R 5 , preferably 3 or more is 2 H, and R 1 ′ to R 6 ′ is 12 C. 〜RがHであり、R′〜R′のいずれか1以上、好ましくは3以上が13Cである、請求項72記載の試薬キット。 The reagent kit according to claim 72, wherein R 1 to R 5 are H, and any one or more of R 1 'to R 6 ', preferably 3 or more, is 13 C. システインジスルフィド還元剤、システインアルキル化試薬、プロテアーゼ又は化学的切断剤、及び溶媒を含む1以上の容器をさらに含んでなる、請求項68乃至請求項74のいずれか1項記載の試薬キット。 75. The reagent kit of any one of claims 68 to 74, further comprising one or more containers comprising a cysteine disulfide reducing agent, a cysteine alkylating reagent, a protease or chemical cleavage agent, and a solvent. システインジスルフィド還元剤が、ジチオスレイトール(DTT)、β−メルカプトエタノール、トリス−カルボキシエチルホスフィン(TCEP)、及び/又はトリブチルホスフィン(TBP)である、請求項75記載の試薬キット。 The reagent kit according to claim 75, wherein the cysteine disulfide reducing agent is dithiothreitol (DTT), β-mercaptoethanol, tris-carboxyethylphosphine (TCEP), and / or tributylphosphine (TBP). システインアルキル化試薬が、ハロゲン化アルキル(例えば、ヨード酢酸、ヨードアセトアミド)、ビニルピリジン又はアクリルアミドである、請求項75記載の試薬キット。 The reagent kit according to claim 75, wherein the cysteine alkylating reagent is an alkyl halide (eg, iodoacetic acid, iodoacetamide), vinylpyridine, or acrylamide. プロテアーゼ又は化学的切断剤が、トリプシン、エンドプロテイナーゼLys−C、エンドプロテイナーゼAsp−N、エンドプロテイナーゼGlu−C、ペプシン、パパイン、サーモリシン、臭化シアン、ヒドロキシルアミン塩酸塩、2−[2′−ニトロフェニルスルフェニル]−3−メチル−3′−ブロモインドール(BNPS−スカトール)、ヨードソ安息香酸、ペンタフルオロプロピオン酸、及び/又は希塩酸である、請求項75記載の試薬キット。 Protease or chemical cleaving agent is trypsin, endoproteinase Lys-C, endoproteinase Asp-N, endoproteinase Glu-C, pepsin, papain, thermolysin, cyanogen bromide, hydroxylamine hydrochloride, 2- [2'-nitro 76. The reagent kit of claim 75, which is phenylsulfenyl] -3-methyl-3'-bromoindole (BNPS-skatole), iodosobenzoic acid, pentafluoropropionic acid, and / or dilute hydrochloric acid. 溶媒が、尿素、塩酸グアニジン、アセトニトリル、メタノール及び/又は水である、請求項75記載の試薬キット。 The reagent kit according to claim 75, wherein the solvent is urea, guanidine hydrochloride, acetonitrile, methanol and / or water. 側鎖固定電荷スルホニウムイオン、4級アルキルアンモニウムイオン又は4級アルキルホスホニウムイオンを含むように誘導体化されるアミノ酸又はかかるアミノ酸を含むペプチド。 Amino acids that are derivatized to contain side chain fixed charge sulfonium ions, quaternary alkyl ammonium ions, or quaternary alkyl phosphonium ions, or peptides containing such amino acids. アミノ酸が、請求項55〜66のいずれか1項記載の置換アセトフェノンを用いて誘導体化される、請求項80記載のアミノ酸又はペプチド。 81. The amino acid or peptide of claim 80, wherein the amino acid is derivatized with the substituted acetophenone of any one of claims 55-66. アミノ酸が、次式の置換アセトフェノン又はその塩又はその溶媒和物を用いて誘導体化されている、請求項80記載のアミノ酸又はペプチド。
Figure 2006506647
式中、Xはハロゲン化物である。
81. The amino acid or peptide of claim 80, wherein the amino acid is derivatized with a substituted acetophenone of the following formula or a salt or solvate thereof.
Figure 2006506647
In the formula, X is a halide.
XがBr又はIである、請求項82記載のアミノ酸又はペプチド。 83. The amino acid or peptide of claim 82, wherein X is Br or I. 〜RがHであり、R′〜R′が12Cである、請求項82又は83記載のアミノ酸又はペプチド。 R 1 to R 5 is H, R 1 '~R 6' is 12 C, according to claim 82 or 83 amino acids or peptides described. 置換アセトフェノンが、同位体標識された置換アセトフェノン又はその塩又はその溶媒和物である、請求項82記載のアミノ酸又はペプチド。 The amino acid or peptide according to claim 82, wherein the substituted acetophenone is an isotopically labeled substituted acetophenone, a salt thereof, or a solvate thereof. 〜Rのいずれか1以上、好ましくは3以上がHであり、R′〜R′が12Cである、請求項85記載のアミノ酸又はペプチド。 86. The amino acid or peptide according to claim 85, wherein any one or more of R 1 to R 5 , preferably 3 or more is 2 H, and R 1 ′ to R 6 ′ is 12 C. 〜RがHであり、R′〜R′のいずれか1以上、好ましくは3以上が13Cである、請求項85記載のアミノ酸又はペプチド。 The amino acid or peptide according to claim 85, wherein R 1 to R 5 are H, and any one or more, preferably 3 or more, of R 1 'to R 6 ' is 13 C. アミノ酸誘導体が同位体標識されている、請求項80乃至請求項87のいずれか1項記載のアミノ酸又はペプチド。 88. The amino acid or peptide according to any one of claims 80 to 87, wherein the amino acid derivative is isotopically labeled. 固定電荷で誘導体化させた請求項80乃至請求項88のいずれか1項記載のアミノ酸又はペプチドをサンプルに所定量添加することを含んでなる、質量分析法における内部標準を提供する方法。 90. A method for providing an internal standard in mass spectrometry, comprising adding a predetermined amount of the amino acid or peptide of any one of claims 80 to 88 derivatized with a fixed charge to a sample.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013015485A (en) * 2011-07-06 2013-01-24 Shimadzu Corp Ms/ms mass spectroscope and program for the same
JP2013518254A (en) * 2010-01-22 2013-05-20 ディーエイチ テクノロジーズ デベロップメント プライベート リミテッド Mass tag reagent for simultaneous quantification and identification of small molecules
JP2015524058A (en) * 2012-05-22 2015-08-20 バイオジェン・エムエイ・インコーポレイテッドBiogen MA Inc. Capture agents for screening reactive metabolites
CN110133124A (en) * 2019-04-29 2019-08-16 天津中医药大学 The content assaying method of 18 kinds of amino acid in SHUXUETONG ZHUSHEYE

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020115056A1 (en) 2000-12-26 2002-08-22 Goodlett David R. Rapid and quantitative proteome analysis and related methods
GB0305796D0 (en) 2002-07-24 2003-04-16 Micromass Ltd Method of mass spectrometry and a mass spectrometer
SE0401293D0 (en) * 2004-05-17 2004-05-17 Amersham Biosciences Ab Novel MS Reagents
KR100611313B1 (en) * 2004-06-30 2006-08-10 고려대학교 산학협력단 Compound for derivatizing polypeptides, method for sequencing and quantifying aminoacids in polypeptides using the same
US20090053817A1 (en) * 2004-08-16 2009-02-26 Ludwig Institute For Cancer Research Fixed charge reagents
WO2006023398A2 (en) * 2004-08-16 2006-03-02 Ludwig Institute For Cancer Research Modular isotope labelled mass spectrometry reagents and methods for quantitation of amino acids, peptides and proteins
US20060183238A1 (en) * 2005-02-09 2006-08-17 Applera Corporation Amine-containing compound analysis methods
GB0523806D0 (en) * 2005-11-23 2006-01-04 Micromass Ltd Mass spectrometer
GB0523811D0 (en) * 2005-11-23 2006-01-04 Micromass Ltd Mass stectrometer
WO2008111911A1 (en) * 2007-03-13 2008-09-18 Nanyang Polytechnic System and process for pre-filtering of tandem mass spectra using piecewise convolution
DE602008001609D1 (en) 2007-03-19 2010-08-05 Brains Online Holding B V METHOD FOR DETERMINING AN ANALYTE WITH A PRIMARY AMINO GROUP AND KIT FOR LABELING THIS ANALYSIS
US9202678B2 (en) 2008-11-14 2015-12-01 Board Of Trustees Of Michigan State University Ultrafast laser system for biological mass spectrometry
EP3023420A1 (en) 2014-11-18 2016-05-25 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Methods for providing stable isoindole derivatives
CN115515928A (en) * 2020-02-28 2022-12-23 公立大学法人大阪 Stabilization of polysulfides
CN112786105A (en) * 2020-12-07 2021-05-11 中山大学附属第五医院 Macroproteome mining method and application thereof in obtaining intestinal microbial proteolysis characteristics

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013518254A (en) * 2010-01-22 2013-05-20 ディーエイチ テクノロジーズ デベロップメント プライベート リミテッド Mass tag reagent for simultaneous quantification and identification of small molecules
JP2013015485A (en) * 2011-07-06 2013-01-24 Shimadzu Corp Ms/ms mass spectroscope and program for the same
JP2015524058A (en) * 2012-05-22 2015-08-20 バイオジェン・エムエイ・インコーポレイテッドBiogen MA Inc. Capture agents for screening reactive metabolites
US10100081B2 (en) 2012-05-22 2018-10-16 Biogen Ma Inc. Trapping reagents for reactive metabolites screening
CN110133124A (en) * 2019-04-29 2019-08-16 天津中医药大学 The content assaying method of 18 kinds of amino acid in SHUXUETONG ZHUSHEYE

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