JP2012220365A - Sugar peptide analysis method and analysis apparatus - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To identify peptide with high precision even with respect to N-bound sugar peptide although peptide identification may become difficult because of m/z displacement since NHor HO is detached by preferential cyclization in the case where N-terminal amino acid residue is glutamine or cysteine of methyl carbamide.SOLUTION: When implementing de novo sequence processing on a peak train indicating a sugar chain composition that appears in Msspectrum, the presence/absence of m/z displacement caused by NHor HO detachment is estimated from a mass charge ratio difference between one of the peaks and MSprecursor (S4, S5). Further, the presence/absence of similar m/z displacement is also estimated from a mass charge ratio difference between a triplet peak characteristic for N-bound sugar peptide on Msspectrum and a triplet peak on MSspectrum (S6, S7). If the presence of cyclization of N-terminal amino acid residue is determined, that is defined as one of search conditions in database search, thereby improving peptide identification precision.

Description

本発明は、糖鎖修飾を受けたタンパク質又はペプチドの構造を質量分析を用いて解析する解析方法、及び該方法を利用した解析装置に関する。   The present invention relates to an analysis method for analyzing the structure of a protein or peptide subjected to sugar chain modification using mass spectrometry, and an analysis apparatus using the method.

生体を構成するタンパク質の半分以上は糖鎖修飾を受けていると言われており、糖鎖修飾はタンパク質の構造や機能の調節に重要な役割を果たしている。また、近年の研究により、免疫疾患などの各種疾患と糖鎖構造異常や糖化異常との関連性も明らかになってきている。こうしたことから、糖タンパク質や糖ペプチドの構造解析は、生命科学や医療、医薬品開発など様々な分野において非常に重要になっている。近年の質量分析装置の性能向上により、質量分析、特に多段階の解離操作を伴うMSn分析はタンパク質解析における主要な手法の1つになっているものの、一般に、糖タンパク質の解析は修飾を受けていないタンパク質の解析に比べてかなり困難であり、その解析手法は未だ研究途上である。 It is said that more than half of proteins constituting a living body are subjected to sugar chain modification, and the sugar chain modification plays an important role in regulating the structure and function of the protein. Recent research has also revealed the relationship between various diseases such as immune diseases and abnormal sugar chain structures and abnormal glycation. For these reasons, structural analysis of glycoproteins and glycopeptides has become very important in various fields such as life science, medicine, and drug development. Due to recent performance improvements of mass spectrometers, mass spectrometry, especially MS n analysis with multi-step dissociation operations, has become one of the major methods in protein analysis, but in general, glycoprotein analysis has been modified. It is much more difficult than the analysis of non-proteins, and the analysis method is still under study.

糖タンパク質の解析において取得したい情報は主に、ペプチドのアミノ酸配列、糖鎖構造、及び糖鎖結合部位である。従来一般的な糖タンパク質解析手法は次のとおりである(非特許文献1参照)。   The information that is desired to be acquired in the analysis of glycoproteins is mainly the amino acid sequence, sugar chain structure, and sugar chain binding site of the peptide. Conventionally, general methods for analyzing glycoproteins are as follows (see Non-Patent Document 1).

まず目的の糖タンパク質を酵素消化することにより糖ペプチドを含む被検試料を調製し、この被検試料に対するMS(=MS1)分析を実行してMS1スペクトルを取得する。このMS1スペクトルに現れているピークに対し所定の基準に従って糖ペプチド由来であると推定されるピークを選定し、そのピークに対応したイオンをプリカーサイオンとして被検試料に対するMS/MS(=MS2)分析を実行してMS2スペクトルを取得する。 First, a test sample containing a glycopeptide is prepared by enzymatic digestion of the target glycoprotein, and MS (= MS 1 ) analysis is performed on the test sample to obtain an MS 1 spectrum. A peak presumed to be derived from a glycopeptide is selected according to a predetermined standard with respect to the peak appearing in the MS 1 spectrum, and an ion corresponding to the peak is used as a precursor ion to MS / MS (= MS 2 for the test sample). ) Perform analysis to obtain MS 2 spectra.

N-結合型糖ペプチドの場合、MS2スペクトルには所定の質量電荷比間隔で並ぶ3つのピーク(以下、「トリプレットピーク」という)が特徴的に現れる。具体的には、低質量電荷比側から、全ての糖鎖が脱離したペプチドイオン、糖HexNAcの環開裂により生じた0,2X(83Da)付加ペプチドイオン、HexNAc(203Da)付加ペプチドイオン、に対応する3本のピークである。そこで一般的には、このトリプレットイオンをプリカーサイオンとしてMS3分析を行うことによりペプチド及び糖鎖結合部位を同定する。また、このトリプレットピークと質量電荷比の一致するトリプレットピークがMS1スペクトル中に見られた場合には、一致したイオンをそれぞれ疑似的なMS3プリカーサイオンとして選択し MS2分析(擬似MS3分析)を行うことも、高感度で迅速なペプチド及び糖鎖結合部位同定を目的として行われている。 In the case of an N-linked glycopeptide, the MS 2 spectrum characteristically has three peaks (hereinafter referred to as “triplet peaks”) arranged at predetermined mass-to-charge ratio intervals. Specifically, from the low mass-to-charge ratio side, peptide ions from which all sugar chains have been eliminated, 0,2 X (83 Da) -added peptide ions generated by ring cleavage of sugar HexNAc, HexNAc (203 Da) -added peptide ions, Are three peaks corresponding to. Therefore, generally, peptide and sugar chain binding sites are identified by performing MS 3 analysis using this triplet ion as a precursor ion. If a triplet peak with a mass-to-charge ratio that matches this triplet peak is found in the MS 1 spectrum, each matched ion is selected as a pseudo MS 3 precursor ion, and MS 2 analysis (pseudo MS 3 analysis) is performed. ) Is also performed for the purpose of highly sensitive and rapid peptide and sugar chain binding site identification.

またN-結合型糖ペプチドのMS2スペクトルに対し、上述のトリプレットピークからMS2プリカーサイオンまでの間において糖のニュートラルロスにより得られたプロダクトイオン列をデノボ(de novo)シーケンシングにより帰属することによって、MS2プリカーサイオンの糖鎖組成を調べることも行われている。具体的な手法としては、カナダ国バイオインフォマティクス・ソリューションズ(Bioinformatic Solutions)社が提供するピークス(PEAKSTM)などの解析ソフトウエアが知られている。 In addition, for the MS 2 spectrum of an N-linked glycopeptide, the product ion sequence obtained by the neutral loss of sugar between the triplet peak and the MS 2 precursor ion is assigned by de novo sequencing. Thus, the sugar chain composition of the MS 2 precursor ion is also examined. As a specific method, analysis software such as PEAKS TM provided by Bioinformatic Solutions of Canada is known.

ところで、非特許文献2〜4などによれば、N末端にグルタミン(Gln)やグルタミン酸(Glu)、カルバミドメチル化したシステイン(Cys)が位置するペプチドについて衝突誘起解離(CID)を伴うMS2分析を行うと、マトリクス支援脱離レーザイオン化(MALDI)質量分析でよく観測される1価イオンにおいてはN末端の環化に由来するアンモニア(NH3)又は水(H2O)のニュートラルロス(−17Da又は−18Da)が生じ、しかもこのニュートラルロスはペプチドの主鎖におけるどのアミノ酸の開裂に比べても優先的に生じることが知られている。 By the way, according to Non-Patent Documents 2 to 4 and the like, MS 2 analysis with collision-induced dissociation (CID) is performed on a peptide in which glutamine (Gln), glutamic acid (Glu), and carbamidomethylated cysteine (Cys) are located at the N-terminus. In a monovalent ion often observed in matrix-assisted desorption laser ionization (MALDI) mass spectrometry, neutral loss of ammonia (NH 3 ) or water (H 2 O) derived from N-terminal cyclization (− 17Da or -18Da), and this neutral loss is known to occur preferentially compared to the cleavage of any amino acid in the peptide backbone.

糖ペプチドのMS2スペクトルでは糖又はアミノ酸からのNH3やH2Oのニュートラルロスが頻繁に観測されるが、一般に、NH3やH2Oのニュートラルロスが生じた箇所を事前に特定することは困難である。そのため、NH3やH2Oのニュートラルロスにより生じたプロダクトイオンをMS3分析のプリカーサイオンとして選択してMS3スペクトルを取得しても、タンパク質データベースを用いたデータベース検索の検索条件として適切な修飾条件を設定することができず、ペプチドの同定精度を上げることは困難である。また、糖ペプチドに対する糖のニュートラルロスで生じたプロダクトイオンに基づいて糖鎖組成や糖鎖構造を推定する際に、プロダクトイオンからのNH3やH2Oの脱離を仮定したとしても、糖鎖組成や糖鎖構造の推定誤りがしばしば発生してしまう。 In the MS 2 spectrum of glycopeptides, NH 3 and H 2 O neutral losses from sugars or amino acids are frequently observed, but in general, the location where NH 3 and H 2 O neutral losses occur should be identified in advance. It is difficult. Therefore, even if the product ion generated by the neutral loss of NH 3 or H 2 O is selected as the precursor ion for MS 3 analysis and the MS 3 spectrum is acquired, it is appropriately modified as a search condition for database search using a protein database. Conditions cannot be set, and it is difficult to increase peptide identification accuracy. In addition, when estimating the sugar chain composition and sugar chain structure based on the product ion generated by the neutral loss of the sugar against the glycopeptide, it is assumed that NH 3 and H 2 O are desorbed from the product ion. Errors in estimation of chain composition and sugar chain structure often occur.

中家、「複合糖質解析−質量分析計の有用性−」、島津評論、島津評論編集部、第66巻、第3・4号、2010年3月31日、p.173-184Nakaya, "Conjugate Carbohydrate Analysis-Usefulness of Mass Spectrometer", Shimazu Review, Shimazu Review Editorial Department, Vol. 66, No. 3, No. 4, March 31, 2010, p.173-184 バルドウィン(Baldwin)、ほか5名、「タンデム・マス・スペクトロメトリ・オブ・ペプタイズ・ウィズ・エヌ-ターミナル・グルタミン・スタディーズ・オン・ア・プリオン・プロテイン・ペプタイド(Tandem Mass Spectrometry of Peptides with N-Terminal Glutamine Studies on a Prion Protein Peptide)」、ジャーナル・オブ・アメリカン・ソサイエティ・フォー・マス・スペクトロメトリ(J. Am. Soc. Mass Spectrom.)、1990年、1、p.258-264Baldwin and 5 others, “Tandem Mass Spectrometry of Peptides with N-Tempem Mass Spectrometry of Peptides with N- Terminal Glutamine Studies on a Prion Protein Peptide ”, J. Am. Soc. Mass Spectrom., 1990, 1, p.258-264 ネタ(Neta)、ほか4名、「デハイドレイション・バーサス・デアミネイション・オブ・エヌ-ターミナル・グルタミン・イン・コリジョン-インデュースド・ディソシエイション・オブ・ア・プロトネイテッド・ペプタイズ(Dehydration Versus Deamination of N-Terminal Glutamine in Collision-Induced Dissociation of Protonated Peptides)」、ジャーナル・オブ・アメリカン・ソサイエティ・フォー・マス・スペクトロメトリ(J. Am. Soc. Mass Spectrom.)、2007年、18、p.27-36Neta and four others, “Dehydration Versus Deamination of N-Terminal Glutamine in Collision-Induced Dissociation of a Proto-Peptidized ( Dehydration Versus Deamination of N-Terminal Glutamine in Collision-Induced Dissociation of Protonated Peptides) ", Journal of American Society for Mass Spectrom., 2007, 18, p.27-36 ハリソン(Harrison)、「フラグメンテイション・リアクションズ・オブ・プロトネイテッド・ペプタイズ・コンテイニング・グルタミン・オア・グルタミン・アシッド(Fragmentation reactions of protonated peptides containing glutamine or glutamic acid)」、ジャーナル・オブ・アメリカン・ソサイエティ・フォー・マス・スペクトロメトリ(J. Am. Soc. Mass Spectrom.)、2003年、38、p.174-187Harrison, “Fragmentation reactions of protonated peptides containing glutamine or glutamic acid”, Journal of American Society・ Four Mass Spectrometry (J. Am. Soc. Mass Spectrom.), 2003, 38, p.174-187

本発明は上記課題に鑑みて成されたものであり、その目的とするところは、糖ペプチドのN末端アミノ酸残基に環化による質量電荷比ずれが発生したような場合であっても、MSn分析結果に基づくペプチド同定の精度を向上させることができる糖ペプチド解析方法及び解析装置を提供することである。 The present invention has been made in view of the above problems, and the object of the present invention is that even if a mass-to-charge ratio shift due to cyclization occurs in the N-terminal amino acid residue of a glycopeptide, MS It is intended to provide a glycopeptide analysis method and analysis apparatus that can improve the accuracy of peptide identification based on n analysis results.

上述のように、糖ペプチドのMS2分析において配列依存的なN末端の環化が優先的に生じたと推定される場合には、MS2スペクトルにおいて質量電荷比ずれの生じたトリプレットピークを構成する少なくとも1つのイオンをプリカーサイオンとして選択した上でMS3分析を実行してMS3スペクトルを取得し、N末端配列にグルタミン酸(Glu)、グルタミン(Gln)又はカルバミドメチル化したシステイン(Cys)が存在すると仮定してデータベース検索を行い、ペプチドを同定したほうが効率的であると考えられる。また、MS2スペクトル解析においても、ペプチドのN末端において環化が生じたことが推定される場合には、糖ペプチドから糖のニュートラルロスで生じたプロダクトイオンについて、ペプチドのN末端アミノ酸残基においてNH3又はH2Oの脱離による質量電荷比ずれが生じたものとした上で当該プロダクトイオンの帰属を試みることで、糖鎖組成や糖鎖構造に関する正確な情報を得られる可能性を高めることができると考えられる。こうしたことから、本願発明者は、MS2分析結果から配列依存的な環化が生じたか否かを効果的に且つ高い精度で判別した上で、そうした特定の環化が生じている場合には、それを条件としたペプチド同定や糖鎖構造解析を行うことに想到した。 As described above, when it is presumed that sequence-dependent N-terminal cyclization preferentially occurred in MS 2 analysis of glycopeptides, a triplet peak in which a mass-to-charge ratio shift occurred in the MS 2 spectrum is formed. MS 3 analysis is performed by selecting at least one ion as a precursor ion and MS 3 spectrum is acquired, and glutamic acid (Glu), glutamine (Gln) or carbamidomethylated cysteine (Cys) is present in the N-terminal sequence It is assumed that it is more efficient to perform a database search and identify the peptides. Also, in MS 2 spectrum analysis, when it is estimated that cyclization occurred at the N-terminus of the peptide, the product ion generated from the glycopeptide to the neutral loss of the sugar is determined at the N-terminal amino acid residue of the peptide. Increase the possibility of obtaining accurate information on sugar chain composition and sugar chain structure by trying to assign the product ion after assuming that the mass-to-charge ratio shift has occurred due to NH 3 or H 2 O desorption. It is considered possible. For this reason, the present inventor determined whether or not sequence-dependent cyclization has occurred from the MS 2 analysis result effectively and with high accuracy, and when such specific cyclization has occurred. I came up with the idea of peptide identification and sugar chain structure analysis.

上記課題を解決するために成された第1発明は、nが1〜3であるMSn分析を実行可能な質量分析装置を利用して、被検試料中のN-結合型糖ペプチドの構造を解析する糖ペプチド解析方法であって、
a)被検試料をMS1分析して得られたMS1スペクトルに現れる糖ペプチド由来のイオンをプリカーサイオンとして選定するMS2プリカーサ選定ステップと、
b)前記被検試料に対し前記MS2プリカーサ選定ステップにおいて選定されたプリカーサイオンに関するMS2分析を実行してMS2スペクトルを取得するMS2分析実行ステップと、
c)前記MS2スペクトル上で特定質量電荷比の差を有して並ぶプロダクトトイオンピーク列に対しデノボシーケンス処理を適用して各ピークに対応したプロダクトイオンの帰属を行いつつ、該デノボシーケンンス処理により帰属されたピークのうち最も大きな質量電荷比をもつプロダクトイオンとプリカーサイオンとの質量電荷比の差に生じる特定の質量電荷比ずれを検出することにより、N末端の特定アミノ酸残基の環化の存在を推定するN末端環化検出ステップと、
d)N-結合型糖ペプチドのMS2スペクトルに特徴的に観測されるトリプレットピークを前記MS2分析実行ステップで取得されたMS2スペクトル上で検出し、該トリプレットピークを構成する少なくとも1つのイオンをMS3分析のプリカーサイオンとして選定するMS3プリカーサ選定ステップと、
e)前記被検試料に対し前記MS3プリカーサ選定ステップにおいて選定されたプリカーサイオンに関するMS3分析を実行してMS3スペクトルを取得するMS3分析実行ステップと、
f)前記N末端環化検出ステップにおいてN末端の特定アミノ酸残基の環化が存在すると推定された場合にN末端特定アミノ酸残基の環化を修飾条件とし、前記MS3分析実行ステップにより取得されたMS3スペクトルにおいて検出されるイオンピークの情報に基づくデータベース検索を実行して、目的とする糖ペプチドのペプチドを同定する同定処理ステップと、
を有することを特徴としている。
The 1st invention made in order to solve the said subject uses the mass spectrometer which can perform the MSn analysis whose n is 1-3, The structure of the N-linked glycopeptide in a test sample A glycopeptide analysis method for analyzing
a) MS 2 precursor selection step of selecting, as a precursor ion, an ion derived from a glycopeptide appearing in an MS 1 spectrum obtained by MS 1 analysis of a test sample;
and MS 2 analysis execution step of obtaining the MS 2 spectra b) the running MS 2 analysis on precursor ion was selected in the MS 2 precursor selection step to a test sample,
c) While applying a de novo sequencing process to product ion peak sequences arranged with a specific mass-to-charge ratio difference on the MS 2 spectrum and assigning product ions corresponding to each peak, the de novo sequence By detecting a specific mass-to-charge ratio shift caused by a difference in mass-to-charge ratio between a product ion having the largest mass-to-charge ratio and a precursor ion among peaks assigned by processing, a ring of a specific amino acid residue at the N-terminus An N-terminal cyclization detection step that estimates the presence of cyclization;
d) A triplet peak characteristically observed in the MS 2 spectrum of the N-linked glycopeptide is detected on the MS 2 spectrum obtained in the MS 2 analysis execution step, and at least one ion constituting the triplet peak MS 3 precursor selection step for selecting as a precursor ion for MS 3 analysis,
and MS 3 analysis execution step of obtaining the MS 3 spectrum e) the relative test sample running MS 3 analysis on selected the precursor ions in the MS 3 precursor selection step,
f) When it is presumed that cyclization of the N-terminal specific amino acid residue is present in the N-terminal cyclization detection step, the cyclization of the N-terminal specific amino acid residue is used as a modification condition, and acquired by the MS 3 analysis execution step. An identification processing step of performing a database search based on information of ion peaks detected in the generated MS 3 spectrum to identify a peptide of a target glycopeptide;
It is characterized by having.

また上記課題を解決するために成された第2発明は、上記第1発明に係る糖ペプチド解析方法を具現化する装置であって、nが1〜3であるMSn分析を実行可能な質量分析装置を利用して、被検試料中のN-結合型糖ペプチドの構造を解析する糖ペプチド解析装置において、
a)被検試料に対しMS1分析を実行してMS1スペクトルを取得するべく前記質量分析装置の動作を制御するMS1分析実行制御手段と
b)前記MS1スペクトルに現れる糖ペプチド由来のイオンをプリカーサイオンとして選定するMS2プリカーサ選定手段と、
c)前記被検試料に対し前記MS2プリカーサ選定手段により選定されたプリカーサイオンに関するMS2分析を実行してMS2スペクトルを取得するべく前記質量分析装置の動作を制御するMS2分析実行制御手段と、
d)前記MS2スペクトル上で特定質量電荷比の差を有して並ぶプロダクトトイオンピーク列に対しデノボシーケンス処理を適用して各ピークに対応したプロダクトイオンの帰属を行いつつ、該デノボシーケンンス処理により帰属されたピークのうち最も大きな質量電荷比をもつプロダクトイオンとプリカーサイオンとの質量電荷比の差に生じる特定の質量電荷比ずれを検出することにより、N末端の特定アミノ酸残基の環化の存在を推定するN末端環化検出手段と、
e)N-結合型糖ペプチドのMS2スペクトルに特徴的に観測されるトリプレットピークを被検試料に対して取得された前記MS2スペクトル上で検出し、該トリプレットピークを構成する少なくとも1つのイオンをMS3分析のプリカーサイオンとして選定するMS3プリカーサ選定手段と、
f)前記被検試料に対し前記MS3プリカーサ選定手段により選定されたプリカーサイオンに関するMS3分析を実行してMS3スペクトルを取得するべく前記質量分析装置の動作を制御するMS3分析実行制御手段と、
g)前記N末端環化検出手段においてN末端の特定アミノ酸残基の環化が存在すると推定された場合にN末端特定アミノ酸残基の環化を修飾条件とし、被検試料に対して取得された前記MS3スペクトルにおいて検出されるイオンピークの情報に基づくデータベース検索を実行して、目的とする糖ペプチドのペプチドを同定する同定処理手段と、
を備えることを特徴としている。
A second invention made to solve the above problems is an apparatus that embodies the glycopeptide analysis method according to the first invention, wherein n is a mass capable of performing MS n analysis of 1 to 3. In a glycopeptide analyzer that analyzes the structure of an N-linked glycopeptide in a test sample using an analyzer,
a) MS 1 analysis execution control means for controlling the operation of the mass spectrometer to perform MS 1 analysis on the test sample and acquire an MS 1 spectrum;
b) MS 2 precursor selection means for selecting a glycopeptide-derived ion appearing in the MS 1 spectrum as a precursor ion;
c) MS 2 analysis execution control means for controlling the operation of the mass spectrometer so as to acquire MS 2 spectrum by executing MS 2 analysis on the precursor ion selected by the MS 2 precursor selection means for the test sample. When,
d) Applying de novo sequencing to product ion peak sequences arranged with a difference in specific mass-to-charge ratio on the MS 2 spectrum, and assigning product ions corresponding to each peak, the de novo sequence By detecting a specific mass-to-charge ratio shift caused by a difference in mass-to-charge ratio between a product ion having the largest mass-to-charge ratio and a precursor ion among peaks assigned by processing, a ring of a specific amino acid residue at the N-terminus N-terminal cyclization detection means for estimating the presence of cyclization;
at least one ion that e) N-linked glycopeptide of MS 2 spectra detected on characteristically observed the MS 2 spectra of triplet peaks were obtained for the test samples are to constitute the triplet peaks MS 3 precursor selection means for selecting as a precursor ion for MS 3 analysis,
f) MS 3 analysis execution control means for controlling the operation of the mass spectrometer to perform MS 3 analysis on the precursor ions selected by the MS 3 precursor selection means on the test sample to acquire an MS 3 spectrum. When,
g) When the N-terminal cyclization detection means presumes that cyclization of the N-terminal specific amino acid residue exists, the cyclization of the N-terminal specific amino acid residue is used as a modification condition, and is obtained for the test sample. An identification processing means for performing a database search based on information of ion peaks detected in the MS 3 spectrum and identifying a peptide of a target glycopeptide;
It is characterized by having.

第1発明に係る糖ペプチド解析方法において、N末端環化検出ステップでは、例えば、MS2スペクトル上でトリプレットピークのうちの1本のピーク、例えば最も質量電荷比が大きいイオンピークを開始点としMS2プリカーサイオンピークを終了点として、その間に存在するプロダクトトイオンピーク列について隣接するピーク間の質量電荷比の差を順次調べ、その質量電荷比差に相当する糖の脱離成分をデノボシーケンス処理により数理的に推定することで各ピークに対応したプロダクトイオン又はニュートラルロスの帰属を行ってゆき、帰属できたプロダクトイオンのうち最も大きな質量電荷比をもつプロダクトイオンピークを得る。CID等の解離操作の過程でN末端の環化によるNH3やH2Oなどのニュートラルロスが生じると、MS2プリカーサイオンピークと該最も大きな質量電荷比をもつプロダクトイオンとの間の質量電荷比の差に相当する糖のニュートラルロスが見つからず帰属ができなくなる。一方、MS2プリカーサイオンに対して特定の質量電荷比差Δm(17Da又は18Da)だけ低質量電荷比側にシフトした仮想MS2プリカーサイオンをデノボシーケンス処理の終了点として糖のニュートラルロスの帰属が可能であれば、即ち、上記最も大きな質量電荷比をもつプロダクトイオンを仮想MSプリカーサイオンからの糖のニュートラルロスとして帰属することができれば、これは糖ではなく、ペプチドイオンにおけるN末端の特定アミノ酸残基の環化による質量電荷比ずれである可能性が高いと推定する。 In the glycopeptide analysis method according to the first invention, in the N-terminal cyclization detection step, for example, one of the triplet peaks on the MS 2 spectrum, for example, an ion peak having the largest mass-to-charge ratio is used as the starting point. 2 With the precursor ion peak as the end point, sequentially check the difference in mass-to-charge ratio between adjacent peaks in the product ion peak sequence existing between them, and de novo sequencing the sugar desorption component corresponding to the mass-to-charge ratio difference The product ion or neutral loss corresponding to each peak is assigned by mathematically estimating the product ion, and the product ion peak having the largest mass-to-charge ratio among the assigned product ions is obtained. When neutral loss such as NH 3 or H 2 O due to N-terminal cyclization occurs during the dissociation operation of CID, etc., the mass charge between the MS 2 precursor ion peak and the product ion having the largest mass-to-charge ratio The neutral loss of sugar corresponding to the difference in ratio is not found and cannot be assigned. On the other hand, MS 2 attribution of neutral loss of sugar virtual MS 2 precursor ions shifted to the low mass to charge ratio side specific mass-to-charge ratio difference Delta] m (17Da or 18 Da) against the precursor ion as an end point of the de novo sequencing process If possible, that is, if the product ion having the largest mass-to-charge ratio can be assigned as the neutral loss of sugar from the virtual MS 2 precursor ion, this is not a sugar but a specific amino acid at the N-terminal in the peptide ion. It is presumed that there is a high possibility of a mass-to-charge ratio shift due to residue cyclization.

このようにしてN末端特定アミノ酸残基の環化が生じていることが高い確度で推定できたならば、MS3スペクトルのピーク情報を利用してデータベース検索によりペプチドを同定する際に、N末端特定アミノ酸残基の環化を検索のための修飾条件の1つとして設定すればよい。これにより、データベース検索の検索範囲がかなり絞り込まれるため、ペプチド同定の精度向上を図ることができる。また、N末端環化検出ステップでは、トリプレットピークとMS2プリカーサイオンピークとの間でN末端特定アミノ酸残基の環化の存在を仮定したニュートラルロスの帰属が実施されるので、糖鎖組成や糖鎖構造の推定精度も向上させることができる。 If it can be estimated with high accuracy that cyclization of the N-terminal specific amino acid residue has occurred in this way, when identifying a peptide by database search using the peak information of the MS 3 spectrum, Cyclization of a specific amino acid residue may be set as one of the modification conditions for the search. Thereby, since the search range of the database search is considerably narrowed, the accuracy of peptide identification can be improved. In the N-terminal cyclization detection step, the assignment of neutral loss assuming the presence of cyclization of the N-terminal specific amino acid residue between the triplet peak and the MS 2 precursor ion peak is performed. The estimation accuracy of the sugar chain structure can also be improved.

なお、上記N-結合型糖ペプチドのMS2スペクトルに特徴的に観測されるトリプレットピークとは、典型的には、質量電荷比が小さい方から83Da、120Daの質量電荷比差で並ぶ3つのピークである。この3つのピークは、全ての糖鎖が脱離したペプチドイオン、糖HexNAcの環開裂により生じた0,2X(83Da)付加ペプチドイオン、HexNAc付加ペプチドイオンに相当する。 The triplet peak that is characteristically observed in the MS 2 spectrum of the N-linked glycopeptide is typically three peaks lined up with a mass-to-charge ratio difference of 83 Da and 120 Da from the smaller mass-to-charge ratio. It is. These three peaks correspond to a peptide ion from which all sugar chains are eliminated, a 0,2 X (83 Da) -added peptide ion, and a HexNAc-added peptide ion generated by ring cleavage of the sugar HexNAc.

また、糖ペプチドをMS1分析する際には、インソース分解等により擬似MS2分析が行われてしまい、MS1スペクトルに上記のような特定の質量電荷比差をもったトリプレットピークが観測されることがある。こうした場合、一般的にMS1スペクトルに現れるトリプレットピークの強度はMS2スペクトルに現れるトリプレットピークの強度よりも大きい。そこで、MS1スペクトルに現れるトリプレットピークを擬似MS3プリカーサイオンとして選定し、該プリカーサイオンに関するMS2分析(擬似MS3分析)を実行することで擬似MS3スペクトルを取得し、この擬似MS3スペクトルのピーク情報を通常のMS3スペクトルのピーク情報と同じようにデータベース検索に供することにより、より精度の高いペプチド同定が行える可能性がある。 In addition, when MS 1 analysis of a glycopeptide is performed, pseudo MS 2 analysis is performed by in-source decomposition or the like, and a triplet peak having a specific mass-to-charge ratio difference as described above is observed in the MS 1 spectrum. Sometimes. In such a case, the intensity of the triplet peak that generally appears in the MS 1 spectrum is greater than the intensity of the triplet peak that appears in the MS 2 spectrum. Therefore, a triplet peak appearing in the MS 1 spectrum is selected as a pseudo MS 3 precursor ion, and a pseudo MS 3 spectrum is obtained by performing MS 2 analysis (pseudo MS 3 analysis) on the precursor ion, and this pseudo MS 3 spectrum is obtained. It is possible that peptide identification with higher accuracy can be performed by subjecting the peak information to the database search in the same manner as the peak information of the normal MS 3 spectrum.

即ち、第1発明に係る糖ペプチド解析方法は、好ましくは、
前記MS2スペクトル上で検出されたトリプレットピークに対し前記N末端環化検出ステップで求まった特定の質量電荷比ずれを加えたトリプレットピークが、前記MS1スペクトル中に検出されるか否かを判別し、トリプレットピークが検出された場合にこれを疑似的なMS3プリカーサイオンとして選定する疑似MS3プリカーサ選定ステップと、
前記被検試料に対し前記擬似MS3プリカーサ選定ステップにおいて選定された擬似MS3プリカーサイオンに関する擬似MS3分析を実行して擬似MS3スペクトルを取得する擬似MS3分析実行ステップと、をさらに有し、
前記同定処理ステップでは、前記N末端環化検出ステップにおいてN末端の特定アミノ酸残基の環化が存在すると推定された場合にN末端特定アミノ酸残基の環化を修飾条件とし、前記擬似MS3分析実行ステップにより取得された擬似MS3スペクトルにおいて検出されるイオンピークの情報に基づくデータベース検索を実行して、目的とする糖ペプチドのペプチドを同定するようにするとよい。
That is, the glycopeptide analysis method according to the first invention preferably has
Discrimination whether or not a triplet peak obtained by adding a specific mass-to-charge ratio shift obtained in the N-terminal cyclization detection step to the triplet peak detected on the MS 2 spectrum is detected in the MS 1 spectrum. and a pseudo-MS 3 precursor selection step of selecting this as pseudo MS 3 precursor ion when triplet peaks were detected,
Further anda pseudo MS 3 analysis execution step of obtaining the pseudo-MS 3 spectra running pseudo MS 3 analysis on selected pseudo MS 3 precursor ion in the pseudo MS 3 precursor selection step to said test sample ,
In the identification processing step, when it is estimated that cyclization of the N-terminal specific amino acid residue is present in the N-terminal cyclization detection step, cyclization of the N-terminal specific amino acid residue is used as a modification condition, and the pseudo MS 3 A database search based on information on ion peaks detected in the pseudo MS 3 spectrum acquired by the analysis execution step may be executed to identify the peptide of the target glycopeptide.

また、第1発明に係る糖ペプチド解析方法及び第2発明に係る糖ペプチド解析装置において実施されるN末端特定アミノ酸残基環化の推定処理は十分に高い推定精度を有しているものの、さらに別の観点からの推定を加えることにより、その推定精度を一層高めることが可能である。   Moreover, although the estimation process of N-terminal specific amino acid residue cyclization carried out in the glycopeptide analysis method according to the first invention and the glycopeptide analysis apparatus according to the second invention has sufficiently high estimation accuracy, It is possible to further improve the estimation accuracy by adding estimation from another viewpoint.

具体的な一実施態様として、第1発明に係る糖ペプチド解析方法において、前記N末端環化検出ステップは、帰属された少なくとも1つのプロダクトイオンとプリカーサイオンとの質量電荷比の差に生じる特定の質量電荷比ずれを検出したのに加え、前記MS2スペクトル上で検出されたトリプレットピークと、該トリプレットピークと同一の質量電荷比差をもって前記MS1スペクトル上で検出されるトリプレットピークとの質量電荷比の差が特定の値、例えば17Da又は18Daである場合に、N末端の特定アミノ酸残基の環化が存在すると推定するとよい。なお、同様のトリプレットピークが複数組存在する場合には、例えばトリプレットピークの強度の総和が最大になるものを選べばよい。 As a specific embodiment, in the glycopeptide analysis method according to the first invention, the N-terminal cyclization detection step is performed in a specific mass produced by a difference in mass to charge ratio between at least one assigned product ion and a precursor ion. In addition to detecting the mass-to-charge ratio shift, the mass-charge between the triplet peak detected on the MS 2 spectrum and the triplet peak detected on the MS 1 spectrum with the same mass-to-charge difference as the triplet peak. When the difference in the ratio is a specific value, such as 17 Da or 18 Da, it may be assumed that there is cyclization of the specific amino acid residue at the N-terminus. If there are a plurality of sets of similar triplet peaks, for example, the one having the maximum sum of the triplet peak intensities may be selected.

また別の実施態様として、第1発明に係る糖ペプチド解析方法において、前記N末端環化検出ステップは、前記同定処理ステップにおいて実行される、N末端特定アミノ酸残基の環化を修飾条件としたデータベース検索の結果、環化したペプチドが所定の条件の下で一致した場合に、N末端の特定アミノ酸残基の環化が存在すると推定するようにしてもよい。   As another embodiment, in the glycopeptide analysis method according to the first invention, the N-terminal cyclization detection step is carried out using the cyclization of the N-terminal specific amino acid residue performed in the identification processing step as a modification condition. As a result of the database search, when the cyclized peptides match under a predetermined condition, it may be estimated that the cyclization of the specific amino acid residue at the N-terminal exists.

なお、N末端環化検出ステップにおいてN末端特定アミノ酸残基の環化が存在しないと判断された場合には、従来から知られている手法によりペプチド同定や糖鎖組成の推定を実行すればよい。   In the N-terminal cyclization detection step, when it is determined that there is no cyclization of the N-terminal specific amino acid residue, peptide identification and estimation of the sugar chain composition may be performed by a conventionally known method. .

もちろん、第1発明に係る糖ペプチド解析方法におけるN末端環化検出ステップで、帰属された少なくとも1つのプロダクトイオンとプリカーサイオンとの質量電荷比の差に生じる特定の質量電荷比ずれを検出することによりN末端の特定アミノ酸残基の環化の存在を推定していたのに代えて、MS2スペクトル上で検出されたトリプレットピークと、該トリプレットピークと同一の質量電荷比差をもって前記MS1スペクトル上で検出されるトリプレットピークとの質量電荷比の差が特定の値、例えば17Da又は18Daである場合に、N末端の特定アミノ酸残基の環化が存在すると推定するようにしてもよい。
即ち、第1発明に関連した他の態様は、nが1〜3であるMSn分析を実行可能な質量分析装置を利用して、被検試料中のN-結合型糖ペプチドの構造を解析する糖ペプチド解析方法であって、
a)被検試料をMS1分析して得られたMS1スペクトルに現れる糖ペプチド由来のイオンをプリカーサイオンとして選定するMS2プリカーサ選定ステップと、
b)前記被検試料に対し前記MS2プリカーサ選定ステップにおいて選定されたプリカーサイオンに関するMS2分析を実行してMS2スペクトルを取得するMS2分析実行ステップと、
c)N-結合型糖ペプチドのMS2スペクトルに特徴的に観測されるトリプレットピークを前記MS2分析実行ステップで取得されたMS2スペクトル上で検出するとともに、該トリプレットピークと同一の質量電荷比差をもつトリプレットピークを前記MS1スペクトル上で検出し、それら2つのトリプレットピークの質量電荷比の差が特定の値であるか否かを調べることにより、N末端の特定アミノ酸残基の環化の存在を推定するN末端環化検出ステップと、
d)前記MS2スペクトル上で検出された前記トリプレットピークを構成する少なくとも1つのイオンをMS3分析のプリカーサイオンとして選定するMS3プリカーサ選定ステップと、
e)前記被検試料に対し前記MS3プリカーサ選定ステップにおいて選定されたプリカーサイオンに関するMS3分析を実行してMS3スペクトルを取得するMS3分析実行ステップと、
f)前記N末端環化検出ステップにおいてN末端の特定アミノ酸残基の環化が存在すると推定された場合にN末端特定アミノ酸残基の環化を修飾条件とし、前記MS3分析実行ステップにより取得されたMS3スペクトルにおいて検出されるイオンピークの情報に基づくデータベース検索を実行して、目的とする糖ペプチドのペプチドを同定する同定処理ステップと、
を有するものとすることができる。また、この解析方法の態様又はこの方法を具現化する装置も、十分に高い精度でN末端特定アミノ酸残基環化の有無を推定することが可能であるから、第1発明及び第2発明とほぼ同様の効果を達成し得る。
Of course, in the N-terminal cyclization detection step in the glycopeptide analysis method according to the first invention, detecting a specific mass-to-charge ratio shift caused by a difference in mass-to-charge ratio between at least one assigned product ion and a precursor ion instead had to estimate the presence of cyclization of a particular amino acid residues at the N-terminus by a triplet peak detected on MS 2 spectra, said with a same mass-to-charge ratio value and the triplet peaks MS 1 spectrum When the difference in mass-to-charge ratio from the triplet peak detected above is a specific value, for example, 17 Da or 18 Da, it may be assumed that cyclization of a specific amino acid residue at the N-terminus exists.
That is, another aspect related to the first invention is to analyze the structure of an N-linked glycopeptide in a test sample using a mass spectrometer capable of performing MS n analysis where n is 1 to 3. A glycopeptide analysis method for
a) MS 2 precursor selection step of selecting, as a precursor ion, an ion derived from a glycopeptide appearing in an MS 1 spectrum obtained by MS 1 analysis of a test sample;
and MS 2 analysis execution step of obtaining the MS 2 spectra b) the running MS 2 analysis on precursor ion was selected in the MS 2 precursor selection step to a test sample,
c) A triplet peak characteristically observed in the MS 2 spectrum of the N-linked glycopeptide is detected on the MS 2 spectrum obtained in the MS 2 analysis execution step, and has the same mass-to-charge ratio as the triplet peak. Cyclization of a specific amino acid residue at the N-terminal by detecting a triplet peak having a difference on the MS 1 spectrum and checking whether the difference between the mass-to-charge ratios of the two triplet peaks is a specific value. An N-terminal cyclization detection step that presumes the presence of
d) MS 3 precursor selection step of selecting at least one ion constituting the triplet peak detected on the MS 2 spectrum as a precursor ion for MS 3 analysis;
and MS 3 analysis execution step of obtaining the MS 3 spectrum e) the relative test sample running MS 3 analysis on selected the precursor ions in the MS 3 precursor selection step,
f) When it is presumed that cyclization of the N-terminal specific amino acid residue is present in the N-terminal cyclization detection step, the cyclization of the N-terminal specific amino acid residue is used as a modification condition, and acquired by the MS 3 analysis execution step. An identification processing step of performing a database search based on information of ion peaks detected in the generated MS 3 spectrum to identify a peptide of a target glycopeptide;
It can have. In addition, since the aspect of this analysis method or the apparatus embodying this method can also estimate the presence or absence of N-terminal specific amino acid residue cyclization with sufficiently high accuracy, Almost the same effect can be achieved.

第1発明に係る糖ペプチド解析方法及び第2発明に係る糖ペプチド解析装置によれば、分析しようとしている糖ペプチドがN末端にグルタミン、グルタミン酸、カルバミドメチル化システインなど特定のアミノ酸残基を有するものであり、CIDによってそのアミノ酸残基に環化による質量電荷比ずれが発生するような場合であっても、高い精度でペプチドを同定したり糖鎖組成・糖鎖構造を推定したりすることができる。   According to the glycopeptide analysis method according to the first invention and the glycopeptide analysis apparatus according to the second invention, the glycopeptide to be analyzed has a specific amino acid residue such as glutamine, glutamic acid, carbamidomethylated cysteine at the N-terminus Even if a mass-to-charge ratio shift due to cyclization occurs in the amino acid residue due to CID, it is possible to identify peptides with high accuracy and to estimate sugar chain composition and sugar chain structure. it can.

本発明に係る糖ペプチド解析方法を実施する糖ペプチド解析システムの一実施例の全体構成図。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The whole block diagram of one Example of the glycopeptide analysis system which enforces the glycopeptide analysis method based on this invention. 本実施例の糖ペプチド解析システムにおいて実施される糖ペプチド解析処理手順を示すフローチャート。The flowchart which shows the glycopeptide analysis process procedure implemented in the glycopeptide analysis system of a present Example. 図2に示した糖ペプチド解析処理を説明するための概念図。The conceptual diagram for demonstrating the glycopeptide analysis process shown in FIG. 図2に示した糖ペプチド解析処理を説明するための概念図。The conceptual diagram for demonstrating the glycopeptide analysis process shown in FIG. MS/MSイオンサーチの検索条件設定画面の一例を示す図。The figure which shows an example of the search condition setting screen of MS / MS ion search.

以下、本発明に係る糖ペプチド解析方法を実施する糖ペプチド解析システムの一実施例について、添付図面を参照して説明する。図1は本実施例の糖ペプチド解析システムの全体構成図、図2は本システムにおける糖ペプチド解析の処理手順を示すフローチャート、図3及び図4は図2に示した糖ペプチド解析処理を説明するための概念図である。   Hereinafter, an embodiment of a glycopeptide analysis system for carrying out a glycopeptide analysis method according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is an overall configuration diagram of a glycopeptide analysis system of the present embodiment, FIG. 2 is a flowchart showing a processing procedure of glycopeptide analysis in this system, and FIGS. 3 and 4 explain the glycopeptide analysis process shown in FIG. It is a conceptual diagram for.

本実施例の糖ペプチド解析システムは、大別して、質量分析部1と、コンピュータを中心に構成される制御・処理部2と、から成る。質量分析部1はマトリクス支援レーザ脱離イオン化四重極イオントラップ飛行時間型質量分析装置(MALDI−QIT−TOFMS)であり、分析対象である試料中の分子や原子をイオン化するMALDI法によるイオン化部10と、発生したイオンを一時的に捕捉し、質量電荷比m/zに応じたイオンの選別と衝突誘起解離(CID)によるイオンの解離とを実行可能な3次元四重極型のイオントラップ11と、そのイオントラップ11から出射された各種イオンを質量電荷比に応じて分離して検出する飛行時間型質量分析器(TOFMS)12と、を含む。飛行時間型質量分析器12は、リフレクトロン電極により発生する電場によりイオンを折返し飛行させる飛行空間13と、該飛行空間13を飛行する間に質量電荷比に応じて時間的に分離されたイオンを順次検出するイオン検出器14と、を含む。   The glycopeptide analysis system according to the present embodiment is broadly divided into a mass analyzer 1 and a control / processing unit 2 mainly composed of a computer. The mass spectrometer 1 is a matrix-assisted laser desorption ionization quadrupole ion trap time-of-flight mass spectrometer (MALDI-QIT-TOFMS), which is an ionization unit based on MALDI that ionizes molecules and atoms in a sample to be analyzed. 10 and a three-dimensional quadrupole ion trap that can temporarily trap generated ions and perform ion selection according to mass-to-charge ratio m / z and ion dissociation by collision-induced dissociation (CID) 11 and a time-of-flight mass analyzer (TOFMS) 12 that separates and detects various ions emitted from the ion trap 11 according to a mass-to-charge ratio. The time-of-flight mass analyzer 12 is a flight space 13 in which ions are turned back by an electric field generated by a reflectron electrode, and ions temporally separated according to a mass-to-charge ratio while flying in the flight space 13. And an ion detector 14 for detecting sequentially.

ここではイオン化部10はMALDIイオン源であるが、イオン化法はこれに限るものではなく、例えばESIなどを用いてもよい。ただし、インソース分解などにより糖鎖からシアル酸や硫酸基などが脱離することを利用してMS1スペクトル上で目的とする糖ペプチド由来のイオンを検出する場合には、インソース分解などが起こり易いイオン化法を採用する必要があり、その目的ではMALDI法やそれ以外のレーザ照射を利用したイオン化法が好適である。 Here, the ionization unit 10 is a MALDI ion source, but the ionization method is not limited to this, and for example, ESI may be used. However, when detecting ions of the desired glycopeptide on the MS 1 spectrum using the elimination of sialic acid or sulfate groups from sugar chains due to insource decomposition, etc. It is necessary to adopt an ionization method that easily occurs, and for that purpose, a MALDI method or other ionization method using laser irradiation is suitable.

制御・処理部2は、質量分析部1の各部を制御する分析制御部3、イオン検出器14から得られる検出信号を処理するデータ処理部20、ユーザが検索条件を入力設定したりスペクトル解析のために必要な各種操作を行ったりするための入力部5や検索条件入力設定画面を表示したり同定結果を表示したりするための表示部6が接続され、システム全体を統括的に制御する制御部4、を含む。データ処理部20は、検出信号に基づいてMSnスペクトルを作成するスペクトル作成部21、MSnスペクトルを解析して例えば特定のピークを抽出する等のデータ処理を実行するスペクトル解析部22、MSnスペクトルから収集されたピーク情報に対しデノボシーケンスによる処理を実行するデノボ配列解析処理部23、ペプチドのアミノ酸配列を推定するための同定用情報が予め登録された同定用データベース(DB)25、そのデータベース25を用いてピークリストに一致する可能性の高いペプチドの検索を行うデータベース検索部24、などを機能ブロックとして含む。このデータベース検索部24の機能は、例えば英国マトリックス・サイエンス社が提供するマスコット(Mascot)に含まれるMS/MSイオンサーチと名付けられた検索エンジンを利用することができる。また、デノボ配列解析処理部23の機能は、例えば上述したピークス(PEAKSTM)などのソフトウエアを利用することができる。 The control / processing unit 2 includes an analysis control unit 3 that controls each unit of the mass analysis unit 1, a data processing unit 20 that processes a detection signal obtained from the ion detector 14, and a user who inputs and sets search conditions or performs spectral analysis. Control for controlling the entire system in an integrated manner is connected to an input unit 5 for performing various operations necessary for the purpose and a display unit 6 for displaying a search condition input setting screen and displaying an identification result. Part 4. The data processing unit 20 includes a spectrum generation unit 21 that generates an MS n spectrum based on the detection signal, a spectrum analysis unit 22 that performs data processing such as extracting a specific peak by analyzing the MS n spectrum, MS n A de novo sequence analysis processing unit 23 for performing processing by de novo sequence on the peak information collected from the spectrum, an identification database (DB) 25 in which identification information for estimating the amino acid sequence of the peptide is registered in advance, and the database 25 includes a database search unit 24 that searches for peptides that are highly likely to match the peak list. For example, the database search unit 24 can use a search engine named MS / MS ion search included in Mascot provided by Matrix Science, UK. For the function of the de novo sequence analysis processing unit 23, for example, software such as the above-described PEAKS can be used.

次に、本実施例の糖ペプチド解析システムにおける特徴的なN-結合型糖ペプチド解析方法について、図2のフローチャートに沿って説明する。   Next, a characteristic N-linked glycopeptide analysis method in the glycopeptide analysis system of this example will be described with reference to the flowchart of FIG.

分析者は目的とするタンパク質を適宜の酵素(例えばトリプシン酵素)により消化し、糖ペプチドを含む被検試料を調製する。分析制御部3の制御の下に、質量分析部1により上記被検試料に対するMS1分析が実行されると、スペクトル作成部21はMS1分析により得られたデータに基づいてMS1スペクトルを作成する(ステップS1)。 The analyst digests the target protein with an appropriate enzyme (for example, trypsin enzyme) to prepare a test sample containing a glycopeptide. When MS 1 analysis is performed on the test sample by the mass analysis unit 1 under the control of the analysis control unit 3, the spectrum creation unit 21 creates an MS 1 spectrum based on the data obtained by the MS 1 analysis. (Step S1).

スペクトル解析部22は、ステップS1で作成されたMS1スペクトルからシアル酸等の糖鎖のニュートラルロスによって発現しているプロダクトイオンピークを見つけ、このプロダクトイオンをMS2分析のためのプリカーサイオンとして選定する(ステップS2)。 The spectrum analysis unit 22 finds the product ion peak expressed by the neutral loss of the sugar chain such as sialic acid from the MS 1 spectrum created in step S1, and selects this product ion as a precursor ion for MS 2 analysis. (Step S2).

次に、分析制御部3の制御の下に、質量分析部1により被検試料に対してステップS2で選定されたプリカーサイオンについてのMS2分析がそれぞれ実行されると、スペクトル作成部21はMS2スペクトルを作成する(ステップS3)。より詳しく述べると、イオン化部10において被検試料から生成された各種イオンは一旦イオントラップ11に捕捉され、イオントラップ11においてプリカーサイオンの質量電荷比を持つイオンのみが選別された後にCIDによる1回の解離操作がなされる。それによって生成された各種プロダクトイオンはイオントラップ11から一斉に出射されて飛行時間型質量分析器12により質量分析され、それにより得られる検出信号に基づいてスペクトル作成部21はMS2スペクトルを作成する。 Next, when the MS 2 analysis for the precursor ion selected in step S2 is performed on the test sample by the mass analysis unit 1 under the control of the analysis control unit 3, the spectrum creation unit 21 performs the MS. Two spectra are created (step S3). More specifically, various ions generated from the test sample in the ionization unit 10 are once trapped in the ion trap 11, and only ions having a mass-to-charge ratio of precursor ions are selected in the ion trap 11, and then once by CID. The dissociation operation is performed. Various product ions generated thereby are simultaneously emitted from the ion trap 11 and subjected to mass analysis by the time-of-flight mass analyzer 12. Based on the detection signal obtained thereby, the spectrum creation unit 21 creates an MS 2 spectrum. .

図3に示す例では、(a)に示したMS1スペクトル上でm/z=M1のイオンピークがプリカーサイオンとして選定され、それに対してMS2分析が実施された結果、(b)に示したMS2スペクトルが得られている。前述のように、被検試料に含まれるN-結合型糖ペプチドが、N末端にグルタミン、グルタミン酸、カルバミドメチル化システインなど特定のアミノ酸残基が位置するものであった場合、ステップS3のCIDの過程でN末端の特定アミノ酸残基の環化が優先的に生じ、そのためにNH3やH2Oのニュートラルロスが発生する。その結果、MS2スペクトルに出現する糖のニュートラルロスにより生じた各プロダクトイオンピークは全体的にNH3又はH2Oのニュートラルロスの分だけ、つまり17Da又は18Daだけ低質量電荷比方向にシフトすることになる。これら優先的な環化は糖ペプチドにおいては糖のニュートラルロスと同時に発生し、特にN末端アミノ酸残基がグルタミン(Gln)である場合に顕著に、上述のトリプレットピークを構成するイオンを含む糖鎖のニュートラルロスで得られたプロダクトイオン全てにおいて、低質量電荷比側への17Daの質量電荷比ずれが生じることを本発明者は確認している。 In the example shown in FIG. 3, the ion peak of m / z = M1 is selected as the precursor ion on the MS 1 spectrum shown in (a), and the result of performing MS 2 analysis on it is shown in (b). MS 2 spectra were obtained. As described above, when the N-linked glycopeptide contained in the test sample has a specific amino acid residue such as glutamine, glutamic acid, or carbamidomethylated cysteine at the N-terminus, the CID of step S3 In the process, the cyclization of a specific amino acid residue at the N-terminus occurs preferentially, and as a result, a neutral loss of NH 3 or H 2 O occurs. As a result, each product ion peak generated by the neutral loss of sugar appearing in the MS 2 spectrum is shifted in the direction of low mass-to-charge ratio by the amount of NH 3 or H 2 O neutral loss, that is, 17 Da or 18 Da. It will be. These preferential cyclizations occur simultaneously with the neutral loss of sugars in glycopeptides, and particularly when the N-terminal amino acid residue is glutamine (Gln), a sugar chain containing ions constituting the triplet peak described above The present inventor has confirmed that a mass-to-charge ratio shift of 17 Da to the low mass-to-charge ratio side occurs in all the product ions obtained with the neutral loss.

続いて、スペクトル解析部22及びデノボ配列解析処理部23はMS2スペクトルに現れているピークを解析し、そのピーク情報に基づくデノボシーケンス処理を実行することにより、MS2スペクトル中のピークを、CID等の解離作用により糖が中性的に(電荷を変えずに)脱離して生じたプロダクトイオンとして帰属する。そして、その帰属結果を利用してN末端アミノ酸残基の環化に特有の質量電荷比ずれが存在するか否かを推定する(ステップS4)。 Subsequently, the spectrum analysis unit 22 and the de novo sequence analysis processing unit 23 analyze the peak appearing in the MS 2 spectrum, and execute the de novo sequence processing based on the peak information, thereby converting the peak in the MS 2 spectrum into the CID. It is attributed as a product ion produced by detaching the sugar neutrally (without changing the charge) by the dissociation action such as. Then, it is estimated whether there is a mass-to-charge ratio shift peculiar to the cyclization of the N-terminal amino acid residue using the assignment result (step S4).

具体的には、まず、N-結合型糖ペプチドのMS2スペクトルに特徴的に現れるトリプレットピーク(質量電荷比差が低質量電荷比側から83Da、120Daで並ぶ3本のピーク)を探索する。トリプレットピークの候補が複数組存在した場合には、例えばイオンピーク強度の高い組から順に候補を表示部6の画面上に表示し、例えば分析者がそのうちの1組のトリプレットピークを入力部5により選択すればよい。トリプレットピークが検出されたならば、そのトリプレットピークの中の質量電荷比が最大であるピークを開始点とし、MS2分析のプリカーサイオンの質量電荷比M1を終了点として、イオンピーク列の中の隣接する2本のピークの質量電荷比差、つまり糖鎖のニュートラルロスにより生じたプロダクトイオンを順次帰属してゆく(図3(b)参照)。なお、帰属できないピークについては、例えば1本であれば飛ばす等の適宜のアルゴリズムを採ることができる。 Specifically, first, a triplet peak characteristically appearing in the MS 2 spectrum of an N-linked glycopeptide (three peaks with a mass-to-charge ratio difference of 83 Da and 120 Da from the low mass-to-charge ratio side) is searched. When there are a plurality of triplet peak candidates, for example, the candidates are displayed on the screen of the display unit 6 in order from the group having the highest ion peak intensity. For example, the analyst can select one triplet peak from the input unit 5. Just choose. If a triplet peak is detected, the peak having the maximum mass-to-charge ratio in the triplet peak is set as the starting point, and the mass-to-charge ratio M1 of the precursor ion in MS 2 analysis is set as the ending point. The mass-to-charge ratio difference between two adjacent peaks, that is, the product ions generated by the neutral loss of the sugar chain are sequentially assigned (see FIG. 3B). For the peaks that cannot be assigned, for example, an appropriate algorithm such as skipping the number of peaks can be adopted.

そうして順にプロダクトイオンの帰属を実施してゆき、帰属できたプロダクトイオンのうち最も質量電荷比の大きいプロダクトイオンピークを得る。該最も質量電荷比の大きいプロダクトイオンピークとMS2分析のプリカーサイオンとの間に糖のニュートラルロスを帰属できず、且つ、そのMS2分析のプリカーサイオンの質量電荷比M1に対してΔm((17Da又は18Da) のニュートラルロスを仮定した(つまりは質量電荷比がM1−Δmである)仮想的なMS2プリカーサイオンに対して糖のニュートラルロスの帰属が可能であった場合、即ち、その最も大きな質量電荷比をもつプロダクトイオンを仮想MSプリカーサイオンからの糖のニュートラルロスとして帰属することが可能であった場合に、N末端のアミノ酸残基の環化に特有の質量電荷比ずれがあると推定する(ステップS5でY)。 Then, product ions are assigned in order, and a product ion peak having the largest mass-to-charge ratio among the assigned product ions is obtained. The neutral loss of sugar cannot be assigned between the product ion peak having the largest mass-to-charge ratio and the precursor ion of MS 2 analysis, and Δm ((() with respect to the mass-to-charge ratio M 1 of the precursor ion of MS 2 analysis 17Da or 18Da), assuming that the neutral loss of the sugar could be assigned to a hypothetical MS 2 precursor ion assuming a neutral loss of 17 (or a mass to charge ratio of M1-Δm) When it is possible to assign a product ion having a large mass-to-charge ratio as a neutral loss of a sugar from a virtual MS 2 precursor ion, there is a mass-to-charge ratio shift peculiar to the cyclization of an N-terminal amino acid residue (Y in step S5).

なお、MS2スペクトル上でトリプレットピークが検出できなかった場合には、ここでは分析対象外であるO-結合型糖ペプチドである可能性が高いが、該糖ペプチドの糖鎖組成を推定したい場合には、MS2プリカーサイオンから質量電荷比が低くなる方向に向かってデノボシーケンス処理により糖鎖組成推定を実行すればよい。 If a triplet peak cannot be detected on the MS 2 spectrum, it is highly likely that the O-linked glycopeptide is not subject to analysis here, but it is desired to estimate the sugar chain composition of the glycopeptide. For this, the glycan composition estimation may be performed by de novo sequencing from the MS 2 precursor ion toward the direction in which the mass to charge ratio decreases.

また、ステップS4の処理は実質的に糖鎖組成を推定することに相当するから、ここで得られた帰属情報に基づいて糖鎖組成や糖鎖構造を推定することも可能である。   Moreover, since the process of step S4 is substantially equivalent to estimating a sugar chain composition, it is also possible to estimate a sugar chain composition and a sugar chain structure based on the attribution information obtained here.

ステップS5でN末端のアミノ酸残基の環化ありと推定された場合にはステップS6へと進み、上記ステップS4とは別の観点で、具体的にはMS2スペクトル上で観測される特定のトリプレットピークとMS1スペクト上で観測される特定のトリプレットピークとの質量電荷比の差に基づいて、N末端アミノ酸残基の環化の有無を確認する。 If it is estimated in step S5 that the N-terminal amino acid residue is cyclized, the process proceeds to step S6. From a viewpoint different from that in step S4, specifically, a specific observation observed on the MS 2 spectrum is performed. Based on the difference in mass-to-charge ratio between the triplet peak and the specific triplet peak observed on the MS 1 spectrum, the presence or absence of cyclization of the N-terminal amino acid residue is confirmed.

即ち、スペクトル解析部22は、ステップS1で取得されたMS1スペクトルにおいて、上述した、質量電荷比差が低質量電荷比側から83Da、120Daで並ぶ3本のピークからなるトリプレットピークを探索する。そして、このMS1スペクトル上のトリプレットピークT1とステップS4において検出されたMS2スペクトル上のトリプレットピークT2との質量電荷比の差Δmを求め、この差がNH3又はH2Oの脱離に相当する17Da又は18Daである場合には、糖鎖ではなくペプチドイオンに対してN末端の特定アミノ酸残基の環化による質量電荷比ずれがあると推定する(ステップS7でY)。その場合、ステップS4とステップS6との2つの異なる推定において共に同じ結果が得られたことになるから、この時点でN末端のアミノ酸残基の環化が存在すると判断する(ステップS8)。 That is, the spectrum analysis unit 22 searches for the triplet peak composed of the three peaks in which the mass-to-charge ratio difference is 83 Da and 120 Da from the low mass-to-charge ratio side in the MS 1 spectrum acquired in step S1. Then, a difference Δm in mass-to-charge ratio between the triplet peak T1 on the MS 1 spectrum and the triplet peak T2 on the MS 2 spectrum detected in step S4 is obtained, and this difference is used for desorption of NH 3 or H 2 O. In the case of corresponding 17 Da or 18 Da, it is presumed that there is a mass-to-charge ratio shift due to cyclization of the N-terminal specific amino acid residue with respect to the peptide ion rather than the sugar chain (Y in step S7). In this case, since the same result is obtained in the two different estimations of step S4 and step S6, it is determined that cyclization of the N-terminal amino acid residue exists at this point (step S8).

ステップS4又はステップS6のいずれかにおいて、ペプチドのN末端のアミノ酸残基の環化に対応した質量電荷比ずれとは整合しない結果が出た場合には、ステップS5、S7でNと判定され、ステップS8をパスしてステップS9へと進む。したがって、この場合には、ペプチドのN末端のアミノ酸残基の環化は存在しないものと結論付けられる。   In either step S4 or step S6, if a result that does not match the mass-to-charge ratio shift corresponding to the cyclization of the N-terminal amino acid residue of the peptide is obtained, it is determined as N in steps S5 and S7, Step S8 is passed and it progresses to step S9. Therefore, in this case, it can be concluded that there is no cyclization of the N-terminal amino acid residue of the peptide.

ステップS9へ進むと、スペクトル解析部22は、ステップS3で取得されたMS2スペクトルについて、上記ステップS4で抽出されたトリプレットピークにそれぞれ対応するイオン、つまり、全ての糖鎖が脱離したペプチドに帰属されるプロダクトイオン、1個の糖鎖が付加したHexNAc環開裂断片による修飾を受けたペプチドに由来するプロダクトイオン、及び、HexNAcによる修飾を受けたペプチドに由来するプロダクトイオンのいずれかをMS3分析のプリカーサイオンとして選定する。 Proceeding to step S9, the spectrum analysis unit 22 converts the MS 2 spectrum acquired in step S3 into ions corresponding to the triplet peaks extracted in step S4, that is, peptides from which all sugar chains are eliminated. MS 3 represents one of the product ion derived, the product ion derived from the peptide modified with the HexNAc ring-cleavage fragment to which one sugar chain is added, and the product ion derived from the peptide modified with HexNAc. Select as precursor ion for analysis.

なお、ステップS6において図4に示すようにMS1スペクトル上にトリプレットピークが検出されており、そのトリプレットピークを構成するいずれかのイオンのイオン強度が対応するMS2スペクトル上のトリプレットピークを構成する1つのイオンのイオン強度よりも大きい場合には、そのMS1スペクトル上のトリプレットピークに対応するイオンを擬似MS3分析のプリカーサイオンとして選定するようにしてもよい。これは、インソース分解が顕著に現れる場合には、MS1スペクトルは実質的にはMS2スペクトルと同等の擬似MS2スペクトルであり、擬似MS3プリカーサイオンについての擬似MS3分析を実施したほうがMS3スペクトルよりもイオン強度の高い擬似MS3スペクトルが得られる可能性が高いためである。 In step S6, a triplet peak is detected on the MS 1 spectrum as shown in FIG. 4, and the triplet peak on the MS 2 spectrum corresponding to the ion intensity of one of the ions constituting the triplet peak is formed. When the ion intensity is larger than one ion, an ion corresponding to a triplet peak on the MS 1 spectrum may be selected as a precursor ion for pseudo MS 3 analysis. This is because when the in-source decomposition appears remarkably is MS 1 spectrum was substantially the MS 2 spectra equivalent pseudo MS 2 spectra, is better to implement the pseudo MS 3 analysis for pseudo MS 3 precursor ion MS 3 there is a high likely that pseudo MS 3 spectra are obtained ionic strength than the spectral.

選定されたプリカーサイオンの情報は分析制御部3に送られ、分析制御部3の制御の下に、そのプリカーサイオンに関するMS3分析(又は擬似MS3分析)が質量分析部1において実行され、それによって取得されたデータに基づいてスペクトル作成部21はMS3スペクトル(又は擬似MS3スペクトル)を作成する(ステップS10)。 Information on the selected precursor ion is sent to the analysis control unit 3, and under the control of the analysis control unit 3, MS 3 analysis (or pseudo MS 3 analysis) on the precursor ion is executed in the mass analysis unit 1. Based on the data acquired by the above, the spectrum creation unit 21 creates an MS 3 spectrum (or pseudo MS 3 spectrum) (step S10).

次いで、スペクトル解析部22は作成されたMS3スペクトル(又は擬似MS3スペクトル)から、有意なつまりはノイズピーク等を除去したピークの情報を収集してピークリストを作成する(ステップS11)。その後、データベース検索部24はステップS11で作成されたピークリストと既知の又は推定に基づく修飾情報に基づき、後述するペプチド同定のためのデータベース検索の検索条件を設定する(ステップS12)。ステップS8においてN末端アミノ酸残基の環化が存在すると判断されている場合には、それを修飾条件の1つとして設定する。具体的には、後述するようにMS/MSイオンサーチの検索設定の際のバリアブル・モディフィケイションとして「Gln->Pyro-Glu(N-term Q)」などを設定すればよい。また、デノボシーケンス処理の結果等により、特定の糖又は糖の開裂断片による修飾が存在することが判明していれば、それを修飾条件として加えればよい。 Next, the spectrum analysis unit 22 collects information on peaks from which the significant peaks, that is, noise peaks are removed from the created MS 3 spectrum (or pseudo MS 3 spectrum), and creates a peak list (step S11). Thereafter, the database search unit 24 sets search conditions for database search for peptide identification, which will be described later, based on the peak list created in step S11 and the modification information known or estimated (step S12). If it is determined in step S8 that cyclization of the N-terminal amino acid residue exists, it is set as one of the modification conditions. Specifically, “Gln-> Pyro-Glu (N-term Q)” or the like may be set as a variable modification at the time of MS / MS ion search setting as described later. Further, if it is found from the result of de novo sequence treatment or the like that there is a modification with a specific sugar or a sugar cleavage fragment, it may be added as a modification condition.

データベース検索部24はステップS12において設定された検索条件に従って、同定用データベース25に登録されているペプチドのアミノ酸配列のピークパターンとの照合によるデータベース検索を実行する(ステップS13)。データベース検索として例えば上記MS/MSイオンサーチ法を用いることができるが、データベース検索法はこれに限るものではなく、周知の他の方法を用いてもよい。   The database search unit 24 performs a database search by collating with the peak pattern of the amino acid sequence of the peptide registered in the identification database 25 according to the search condition set in step S12 (step S13). For example, the MS / MS ion search method can be used as the database search, but the database search method is not limited to this, and other known methods may be used.

例えばMS/MSイオンサーチ法によるデータベース検索では、既知のペプチドとのピークパターンの一致度を示す指標(スコア)が計算されるから、そのスコアが高く、且つ、指定した修飾を受けているものを、候補として例えばスコア順にリストアップする。また、ステップS4においてデノボシーケンス処理により推定された糖鎖組成の候補もリストアップする。そして、そのリストアップされたものを同定結果として表示部6の画面上に表示して分析者に提示する(ステップS14)。   For example, in a database search by the MS / MS ion search method, an index (score) indicating the degree of coincidence of a peak pattern with a known peptide is calculated, so that the score is high and the specified modification is applied. The candidates are listed in order of score, for example. In addition, sugar chain composition candidates estimated by the de novo sequence processing in step S4 are also listed. Then, the list is displayed on the screen of the display unit 6 as an identification result and presented to the analyst (step S14).

本実施例の糖ペプチド解析システムでは、N-結合型糖ペプチドのN末端のアミノ酸残基がグルタミンやグルタミン酸、カルバミドメチル化したシステインである場合に、そのアミノ酸残基の環化によってNH3やH2Oが脱離してしまっても、そうした優先的な脱離が生じたことをMS2スペクトルの段階で検出し、ペプチドのN末端にそうした特定のアミノ酸残基が存在することを条件としたデータベース検索によりペプチド同定を行うことができる。したがって、N-結合型糖ペプチドにおけるペプチド同定の精度を向上させることができる。 In the glycopeptide analysis system of this example, when the N-terminal amino acid residue of the N-linked glycopeptide is glutamine, glutamic acid, or carbamidomethylated cysteine, NH 3 or H 3 is obtained by cyclization of the amino acid residue. Even if 2 O is desorbed, this preferential desorption is detected at the stage of MS 2 spectrum, and a database is provided on the condition that such a specific amino acid residue exists at the N-terminus of the peptide. Peptide identification can be performed by searching. Therefore, the accuracy of peptide identification in N-linked glycopeptides can be improved.

なお、上記実施例では、ステップS4によるN末端アミノ酸残基の環化の有無の推定に加え、ステップS6において別の手法によるN末端アミノ酸残基の環化の有無の推定を行うことで、その推定の信頼度を高めているが、本願発明者の検討によれば、多くの場合、ステップS4による推定だけでも十分に高い信頼度で以てN末端アミノ酸残基の環化の有無を判断することができる。したがって、ステップS6、S7の処理を省いても、実際上問題はない。   In the above example, in addition to estimating the presence or absence of cyclization of the N-terminal amino acid residue in step S4, in step S6, estimating the presence or absence of cyclization of the N-terminal amino acid residue by another method, Although the reliability of the estimation is increased, in many cases, according to the study of the present inventor, the presence or absence of cyclization of the N-terminal amino acid residue is determined with a sufficiently high reliability only by the estimation in step S4. be able to. Therefore, even if the processing of steps S6 and S7 is omitted, there is no practical problem.

また、ステップS6、S7の処理を省く代わりに、MS2スペクトルから収集したピーク情報に対してデータベース検索を試み、その結果によってN末端アミノ酸残基の環化の有無を判断する処理をフローに加えるようにしてもよい。ここでは、データベース検索にMS/MSイオンサーチを用いるものとする。 In addition, instead of omitting the processes of steps S6 and S7, a database search is attempted for the peak information collected from the MS 2 spectrum, and a process for determining whether or not the N-terminal amino acid residue is cyclized based on the result is added to the flow. You may do it. Here, MS / MS ion search is used for database search.

図5はMS/MSイオンサーチの検索条件設定画面の一例である。設定すべき主な検索条件として、照合に使用するデータベース(Database)、タンパク質の分解に使用した消化酵素の種類(エンザイム:Enzyme)、確定的に起こる修飾の種類(フィックスド・モディフィケイション:Fixed modification)、起こる可能性のある(非確定的な)修飾の種類(バリアブル・モディフィケイション:Variable modification)、質量分析の精度の許容値(MS/MS tol.)などがある。上述したようなN末端アミノ酸残基の環化はバリアブル・モディフィケイションとして指定することが可能である。図5中に示した「Gln->Pyro-Glu(N-term Q)」は、N末端のグルタミン(Q)残基が環化されてピログルタミン酸(Pyro-Glutamic acid)になる場合を、「Glu->Pyro-Glu (N-term E)」は、N末端グルタミン酸(E)残基が環化されてピログルタミン酸になる場合を示す(「MASCOT Server 修飾の定義方法 3」、インターネット<URL : http://www.matrixscience.jp/pdf/jap_mod_file.pdf>参照)。この他、N末端のカルバミドメチル化システイン(C)が環化されてピロカルバミドメチル化システイン(Pyro-carbamidomethyl cystein)になる場合として「Pyro-carbamidomethyl(N-term C)」を、バリアブル・モディフィケイションとして指定することが可能である。   FIG. 5 is an example of a search condition setting screen for MS / MS ion search. The main search conditions to be set are the database used for matching (Database), the type of digestive enzyme used for protein degradation (Enzyme), and the type of modification that occurs deterministically (fixed modification: Fixed modification), types of (non-deterministic) modifications that may occur (variable modification), tolerance of mass spectrometry accuracy (MS / MS tol.), Etc. Cyclization of the N-terminal amino acid residue as described above can be designated as a variable modification. “Gln-> Pyro-Glu (N-term Q)” shown in FIG. 5 indicates that the N-terminal glutamine (Q) residue is cyclized to become pyroglutamic acid (Pyro-Glutamic acid). “Glu-> Pyro-Glu (N-term E)” indicates a case where the N-terminal glutamic acid (E) residue is cyclized to become pyroglutamic acid (“MASCOT Server Modification Definition Method 3”, Internet <URL: (See http://www.matrixscience.jp/pdf/jap_mod_file.pdf>). In addition, “Pyro-carbamidomethyl (N-term C)” is referred to as a variable modifier as a case where N-terminal carbamidomethylated cysteine (C) is cyclized to form pyrocarbamidomethyl cysteine. It can be specified as a citation.

そこで、スペクトル解析部22は、ステップS3で取得したMS2スペクトルからピークを収集してピークリストを作成し、データベース検索部24はこのピークリストに対しバリアブル・モディフィケイションとして「Gln->Pyro-Glu(N-term Q)」や「Glu->Pyro-Glu(N-term E)」、「Pyro-carbamidomethyl(N-term C)」などを指定した上でデータベース検索を実行する。そしてその結果、環化したペプチドが一定の条件でヒットするか否かを確認する。例えば、N末端のアミノ酸残基が環化したグルタミン又はグルタミン酸であるペプチドが最も高いスコアでヒットしたならば、バリアブル・モディフィケイションとして指定した条件が適切である、即ち、MS2スペクトルにおいてN末端のアミノ酸残基の環化によってNH3又はH2Oの脱離が生じているものと判断する。ステップS5でYと判定され、さらに上記のようなMS2スペクトルに対するデータベース検索の結果でもN末端のアミノ酸残基の環化が生じていると判定されたならば、ステップS9に進んでMS3分析を実行すればよい。このようにしても、N末端アミノ酸残基の環化の有無の推定が高い信頼性を以てなされるので、ペプチド同定の精度を高めることができる。 Therefore, the spectrum analysis unit 22 collects peaks from the MS 2 spectrum acquired in step S3 and creates a peak list, and the database search unit 24 uses “Gln-> Pyro” as a variable modification for the peak list. -Glu (N-term Q) ","Glu-> Pyro-Glu (N-term E) "," Pyro-carbamidomethyl (N-term C) ", etc. are specified and a database search is executed. As a result, it is confirmed whether or not the cyclized peptide hits under certain conditions. For example, if a peptide with glutamine or glutamic acid cyclized at the N-terminal amino acid residue hit with the highest score, the conditions specified as variable modification are appropriate, ie, N 2 in the MS 2 spectrum. It is determined that elimination of NH 3 or H 2 O occurs due to cyclization of the terminal amino acid residue. If it is determined as Y in step S5, and it is further determined that the N-terminal amino acid residue is cyclized as a result of the database search for the MS 2 spectrum as described above, the process proceeds to step S9 and MS 3 analysis is performed. Should be executed. Even if it does in this way, since the estimation of the presence or absence of the cyclization of an N terminal amino acid residue is made with high reliability, the precision of peptide identification can be improved.

なお、上記実施例は本発明の一例にすぎず、本発明の趣旨の範囲で適宜変形、修正、追加等を行っても本願特許請求の範囲に包含されることは当然である。   It should be noted that the above embodiment is merely an example of the present invention, and it will be understood that the present invention is encompassed in the scope of the claims of the present application even if appropriate modifications, corrections, additions, etc. are made within the scope of the present invention.

1…質量分析部
10…イオン化部
11…イオントラップ
12…飛行時間型質量分析器
13…飛行空間
14…イオン検出器
2…制御・処理部
20…データ処理部
21…スペクトル作成部
22…スペクトル解析部
23…デノボ配列解析処理部
24…データベース検索部
25…同定用データベース
3…分析制御部
4…制御部
5…入力部
6…表示部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Mass analysis part 10 ... Ionization part 11 ... Ion trap 12 ... Time-of-flight mass analyzer 13 ... Flight space 14 ... Ion detector 2 ... Control / processing part 20 ... Data processing part 21 ... Spectrum preparation part 22 ... Spectral analysis Unit 23 ... De novo sequence analysis processing unit 24 ... Database search unit 25 ... Identification database 3 ... Analysis control unit 4 ... Control unit 5 ... Input unit 6 ... Display unit

Claims (5)

nが1〜3であるMSn分析を実行可能な質量分析装置を利用して、被検試料中のN-結合型糖ペプチドの構造を解析する糖ペプチド解析方法であって、
a)被検試料をMS1分析して得られたMS1スペクトルに現れる糖ペプチド由来のイオンをプリカーサイオンとして選定するMS2プリカーサ選定ステップと、
b)前記被検試料に対し前記MS2プリカーサ選定ステップにおいて選定されたプリカーサイオンに関するMS2分析を実行してMS2スペクトルを取得するMS2分析実行ステップと、
c)前記MS2スペクトル上で特定質量電荷比の差を有して並ぶプロダクトトイオンピーク列に対しデノボシーケンス処理を適用して各ピークに対応したプロダクトイオンの帰属を行いつつ、該デノボシーケンンス処理により帰属されたピークのうち最も大きな質量電荷比をもつプロダクトイオンとプリカーサイオンとの質量電荷比の差に生じる特定の質量電荷比ずれを検出することにより、N末端の特定アミノ酸残基の環化の存在を推定するN末端環化検出ステップと、
d)N-結合型糖ペプチドのMS2スペクトルに特徴的に観測されるトリプレットピークを前記MS2分析実行ステップで取得されたMS2スペクトル上で検出し、該トリプレットピークを構成する少なくとも1つのイオンをMS3分析のプリカーサイオンとして選定するMS3プリカーサ選定ステップと、
e)前記被検試料に対し前記MS3プリカーサ選定ステップにおいて選定されたプリカーサイオンに関するMS3分析を実行してMS3スペクトルを取得するMS3分析実行ステップと、
f)前記N末端環化検出ステップにおいてN末端の特定アミノ酸残基の環化が存在すると推定された場合にN末端特定アミノ酸残基の環化を修飾条件とし、前記MS3分析実行ステップにより取得されたMS3スペクトルにおいて検出されるイオンピークの情報に基づくデータベース検索を実行して、目的とする糖ペプチドのペプチドを同定する同定処理ステップと、
を有することを特徴とする糖ペプチド解析方法。
A glycopeptide analysis method for analyzing the structure of an N-linked glycopeptide in a test sample using a mass spectrometer capable of performing MS n analysis in which n is 1 to 3,
a) MS 2 precursor selection step of selecting, as a precursor ion, an ion derived from a glycopeptide appearing in an MS 1 spectrum obtained by MS 1 analysis of a test sample;
and MS 2 analysis execution step of obtaining the MS 2 spectra b) the running MS 2 analysis on precursor ion was selected in the MS 2 precursor selection step to a test sample,
c) While applying a de novo sequencing process to product ion peak sequences arranged with a specific mass-to-charge ratio difference on the MS 2 spectrum and assigning product ions corresponding to each peak, the de novo sequence By detecting a specific mass-to-charge ratio shift caused by a difference in mass-to-charge ratio between a product ion having the largest mass-to-charge ratio and a precursor ion among peaks assigned by processing, a ring of a specific amino acid residue at the N-terminus An N-terminal cyclization detection step that estimates the presence of cyclization;
d) A triplet peak characteristically observed in the MS 2 spectrum of the N-linked glycopeptide is detected on the MS 2 spectrum obtained in the MS 2 analysis execution step, and at least one ion constituting the triplet peak MS 3 precursor selection step for selecting as a precursor ion for MS 3 analysis,
and MS 3 analysis execution step of obtaining the MS 3 spectrum e) the relative test sample running MS 3 analysis on selected the precursor ions in the MS 3 precursor selection step,
f) When it is presumed that cyclization of the N-terminal specific amino acid residue is present in the N-terminal cyclization detection step, the cyclization of the N-terminal specific amino acid residue is used as a modification condition, and acquired by the MS 3 analysis execution step. An identification processing step of performing a database search based on information of ion peaks detected in the generated MS 3 spectrum to identify a peptide of a target glycopeptide;
A method for analyzing a glycopeptide, comprising:
請求項1に記載の糖ペプチド解析方法であって、
前記MS2スペクトル上で検出されたトリプレットピークに対し前記N末端環化検出ステップで求まった特定の質量電荷比ずれを加えたトリプレットピークが、前記MS1スペクトル中に検出されるか否かを判別し、トリプレットピークが検出された場合にこれを疑似的なMS3プリカーサイオンとして選定する疑似MS3プリカーサ選定ステップと、
前記被検試料に対し前記擬似MS3プリカーサ選定ステップにおいて選定された擬似MS3プリカーサイオンに関する擬似MS3分析を実行して擬似MS3スペクトルを取得する擬似MS3分析実行ステップと、をさらに有し、
前記同定処理ステップでは、前記N末端環化検出ステップにおいてN末端の特定アミノ酸残基の環化が存在すると推定された場合にN末端特定アミノ酸残基の環化を修飾条件とし、前記擬似MS3分析実行ステップにより取得された擬似MS3スペクトルにおいて検出されるイオンピークの情報に基づくデータベース検索を実行して、目的とする糖ペプチドのペプチドを同定することを特徴とする糖ペプチド解析方法。
The glycopeptide analysis method according to claim 1,
Discrimination whether or not a triplet peak obtained by adding a specific mass-to-charge ratio shift obtained in the N-terminal cyclization detection step to the triplet peak detected on the MS 2 spectrum is detected in the MS 1 spectrum. and a pseudo-MS 3 precursor selection step of selecting this as pseudo MS 3 precursor ion when triplet peaks were detected,
Further anda pseudo MS 3 analysis execution step of obtaining the pseudo-MS 3 spectra running pseudo MS 3 analysis on selected pseudo MS 3 precursor ion in the pseudo MS 3 precursor selection step to said test sample ,
In the identification processing step, when it is estimated that cyclization of the N-terminal specific amino acid residue is present in the N-terminal cyclization detection step, cyclization of the N-terminal specific amino acid residue is used as a modification condition, and the pseudo MS 3 A glycopeptide analysis method comprising performing a database search based on information on ion peaks detected in a pseudo MS 3 spectrum acquired by an analysis execution step to identify a peptide of a target glycopeptide.
請求項1又は2に記載の糖ペプチド解析方法であって、
前記N末端環化検出ステップは、帰属された少なくとも1つのプロダクトイオンとプリカーサイオンとの質量電荷比の差に生じる特定の質量電荷比ずれを検出したのに加え、前記MS2スペクトル上で検出されたトリプレットピークと、該トリプレットピークと同一の質量電荷比差をもって前記MS1スペクトル上で検出されるトリプレットピークとの質量電荷比の差が特定の値である場合に、N末端の特定アミノ酸残基の環化が存在すると推定することを特徴とする糖ペプチド解析方法。
The glycopeptide analysis method according to claim 1 or 2,
The N-terminal cyclization detection step is detected on the MS 2 spectrum in addition to detecting a specific mass-to-charge ratio shift caused by a difference in mass-to-charge ratio between at least one assigned product ion and a precursor ion. A specific amino acid residue at the N-terminal when the difference in mass to charge ratio between the triplet peak and the triplet peak detected on the MS 1 spectrum with the same mass to charge ratio difference as the triplet peak is a specific value. A glycopeptide analysis method characterized in that it is presumed that cyclization occurs.
請求項1又は2に記載の糖ペプチド解析方法であって、
前記N末端環化検出ステップは、前記同定処理ステップにおいて実行される、N末端特定アミノ酸残基の環化を修飾条件としたデータベース検索の結果、環化したペプチドが所定の条件の下で一致した場合に、N末端の特定アミノ酸残基の環化が存在すると推定することを特徴とする糖ペプチド解析方法。
The glycopeptide analysis method according to claim 1 or 2,
In the N-terminal cyclization detection step, as a result of database search using the cyclization of the N-terminal specific amino acid residue as a modification condition executed in the identification processing step, the cyclized peptides matched under a predetermined condition. In this case, it is presumed that cyclization of a specific amino acid residue at the N-terminal is present.
nが1〜3であるMSn分析を実行可能な質量分析装置を利用して、被検試料中のN-結合型糖ペプチドの構造を解析する糖ペプチド解析装置において、
a)被検試料に対しMS1分析を実行してMS1スペクトルを取得するべく前記質量分析装置の動作を制御するMS1分析実行制御手段と
b)前記MS1スペクトルに現れる糖ペプチド由来のイオンをプリカーサイオンとして選定するMS2プリカーサ選定手段と、
c)前記被検試料に対し前記MS2プリカーサ選定手段により選定されたプリカーサイオンに関するMS2分析を実行してMS2スペクトルを取得するべく前記質量分析装置の動作を制御するMS2分析実行制御手段と、
d)前記MS2スペクトル上で特定質量電荷比の差を有して並ぶプロダクトトイオンピーク列に対しデノボシーケンス処理を適用して各ピークに対応したプロダクトイオンの帰属を行いつつ、該デノボシーケンンス処理により帰属されたピークのうち最も大きな質量電荷比をもつプロダクトイオンとプリカーサイオンとの質量電荷比の差に生じる特定の質量電荷比ずれを検出することにより、N末端の特定アミノ酸残基の環化の存在を推定するN末端環化検出手段と、
e)N-結合型糖ペプチドのMS2スペクトルに特徴的に観測されるトリプレットピークを被検試料に対して取得された前記MS2スペクトル上で検出し、該トリプレットピークを構成する少なくとも1つのイオンをMS3分析のプリカーサイオンとして選定するMS3プリカーサ選定手段と、
f)前記被検試料に対し前記MS3プリカーサ選定手段により選定されたプリカーサイオンに関するMS3分析を実行してMS3スペクトルを取得するべく前記質量分析装置の動作を制御するMS3分析実行制御手段と、
g)前記N末端環化検出手段においてN末端の特定アミノ酸残基の環化が存在すると推定された場合にN末端特定アミノ酸残基の環化を修飾条件とし、被検試料に対して取得された前記MS3スペクトルにおいて検出されるイオンピークの情報に基づくデータベース検索を実行して、目的とする糖ペプチドのペプチドを同定する同定処理手段と、
を備えることを特徴とする糖ペプチド解析装置。
In a glycopeptide analyzer that analyzes the structure of an N-linked glycopeptide in a test sample using a mass spectrometer capable of performing MS n analysis in which n is 1 to 3,
a) MS 1 analysis execution control means for controlling the operation of the mass spectrometer to perform MS 1 analysis on the test sample and acquire an MS 1 spectrum;
b) MS 2 precursor selection means for selecting a glycopeptide-derived ion appearing in the MS 1 spectrum as a precursor ion;
c) MS 2 analysis execution control means for controlling the operation of the mass spectrometer so as to acquire MS 2 spectrum by executing MS 2 analysis on the precursor ion selected by the MS 2 precursor selection means for the test sample. When,
d) Applying de novo sequencing to product ion peak sequences arranged with a difference in specific mass-to-charge ratio on the MS 2 spectrum, and assigning product ions corresponding to each peak, the de novo sequence By detecting a specific mass-to-charge ratio shift caused by a difference in mass-to-charge ratio between a product ion having the largest mass-to-charge ratio and a precursor ion among peaks assigned by processing, a ring of a specific amino acid residue at the N-terminus N-terminal cyclization detection means for estimating the presence of cyclization;
at least one ion that e) N-linked glycopeptide of MS 2 spectra detected on characteristically observed the MS 2 spectra of triplet peaks were obtained for the test samples are to constitute the triplet peaks MS 3 precursor selection means for selecting as a precursor ion for MS 3 analysis,
f) MS 3 analysis execution control means for controlling the operation of the mass spectrometer to perform MS 3 analysis on the precursor ions selected by the MS 3 precursor selection means on the test sample to acquire an MS 3 spectrum. When,
g) When the N-terminal cyclization detection means presumes that cyclization of the N-terminal specific amino acid residue exists, the cyclization of the N-terminal specific amino acid residue is used as a modification condition, and is obtained for the test sample. An identification processing means for performing a database search based on information of ion peaks detected in the MS 3 spectrum and identifying a peptide of a target glycopeptide;
A glycopeptide analyzing apparatus comprising:
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