JP2019168351A - アミノ基含有化合物の分析方法 - Google Patents
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Description
前記無機塩類含有溶液に、フルオレニルメトキシカルボニル(9−fluorenylmethyloxycarbonyl、以下、Fmocと略称する。)基含有化合物、ベンジルオキシカルボニル((C6H5CH2−O−C(=O)−)、以下、Cbzと略称する。)基含有化合物、tert−ブトキシカルボニル((CH3)3C−O−C(=O)−、以下、t−Bocと略称する。)基含有化合物、およびアリルオキシカルボニル(CH2=CHCH2−OC(=O)−、以下、Allocと略称する。)基含有化合物から選択されるいずれか1種のアミノ基保護化合物を添加し、前記アミノ基含有化合物と前記アミノ基保護化合物とを反応させて疎水性誘導体を含む反応液を形成する疎水性誘導体形成工程と、前記反応液から、前記疎水性誘導体を抽出する抽出工程を含む、アミノ基含有化合物の分析方法を提供するものである。
本発明において、分析対象の無機塩類含有溶液とは、少なくとも無機塩類とアミノ基含有化合物とを含有する溶液を意味する。無機塩類含有溶液に含まれる無機塩類の含有量は、分析時の溶液温度において無機塩類が析出しない範囲であればよく、一般には、1〜30質量%であり、より好ましくは2〜20質量%、特に好ましくは3〜10質量%である。この範囲であれば、アミノ基含有化合物と後記するアミノ基保護化合物とを反応させて疎水性誘導体を含む反応液を形成することができる。
無機塩類は溶液中でイオンを形成し、例えば、ナトリウムイオン、カリウムイオン、カルシウムイオン、鉄イオン(Fe2+,Fe3+)、マグネシウムイオン、マンガンイオン(Mn2+,Mn4+)、クロムイオン(Cr3+,Cr6+)などの陽イオン、塩素、フッ素などのハロゲンイオン、炭酸イオン(HCO3 −)、硝酸イオン、亜硝酸イオン、リン酸イオン(HPO4 2−)などの陰イオンがある。ただし、これらに限定されるものではない。
アミノ基含有化合物は、少なくとも1つのアミノ基(−NH2)を有する化合物である。アミノ基含有化合物として、アミノ基を2以上含むものであってもよい。例えば、アラニン、アルギニン、アスパラギン、アスパラギン酸、システイン、グルタミン、グルタミン酸、グリシン、ヒスチジン、イソロイシン、ロイシン、リシン、メチオニン、フェニルアラニン、プロリン、セリン、トレオニン、トリプトファン、チロシン、バリンなどのアミノ酸の他、細胞内で翻訳後修飾されたヒドロキシリシン、ヒドロキシプロリンなどを例示することができる。更に、ホモセリンなどの必須アミノ酸の生合成中間体、ホモシスチンなどの代謝異常蓄積物質、オルニチンなどの尿素回路構成物質、γ−アミノ酪酸などの神経伝達物質であってもよい。更に、アミノ基を有することを条件に、アミノ酸が2以上結合したジペプチド、トリペプチド、オリゴペプチドなどであってもよい。本発明によれば、分子量200〜7,000、好ましくは200〜3,000、より好ましくは200〜1,000のペプチドを分析することができる。
アミノ基含有化合物と反応させるアミノ基保護化合物としては、Fmoc基含有化合物、Cbz基含有化合物、t−Boc基含有化合物、Alloc基含有化合物などがある。これらはいずれもアミノ基含有化合物のアミノ基(−NH2、−NHR)と反応して疎水性誘導体を形成する。
下記式に、アミノ基含有化合物とアミノ基保護化合物との反応を示す。なお、下記式では、アミノ基含有化合物としてグルタミン酸(Glu)を、アミノ基保護化合物としてFmoc−Clを用いた。無機塩類含有溶液をアルカリ条件にすることによりアミノ基に孤立電子対が生じ、Fmoc−Clの酸クロライドの炭素を攻撃し、脱塩素イオンと同時にFmoc酸アミド基が導入され、疎水性誘導体Fmoc−Gluが形成される。Fmoc−Gluのフルオレニルを構成するフルオレンは、疎水性の炭素縮合三環系化合物である。フルオレインの疎水性により、疎水性誘導体Fmoc−Gluがオクタデシル基結合型シリカゲルなどの逆相系カラム充填剤に吸着することができる。一方、無機塩類はFmoc−Clと反応しないため、逆相系カラム充填剤による無機塩類と疎水性誘導体Fmoc−Gluとの分離が可能となる。
反応液には、無機塩類と疎水性誘導体とが含まれている。無機塩類は溶液に溶解する親水性のイオン性物質であり、疎水性誘導体はアミノ基保護化合物による疎水性部位を有する。これら物質の特性を利用して、無機塩類と疎水性誘導体とを分離し、疎水性誘導体を抽出することができる。
抽出した疎水性誘導体は、元素分析法、質量分析法、結晶構造解析法などによって同定することができる。疎水性誘導体は、脱保護してアミノ基含有化合物に変換し、元素分析法、質量分析法、結晶構造解析法などによって構造を解析してもよい。一方、本発明では、疎水性誘導体をそのまま使用して、元素分析法、質量分析法、結晶構造解析法などにより物質同定できる点に特徴がある。例えば、質量分析法としては、LC/MS解析や、LC/MS/MS解析がある。
例えば、LC/MS解析によれば、分子量関連イオンの検出により、無機塩類含有溶液に含まれる特定のアミノ基含有化合物の含有量を定量することができる。具体的には、無機塩類溶液に、測定対象のアミノ基含有化合物の安定同位体を内部標準物質として所定量添加し、アミノ基含有化合物と安定同位体との疎水性誘導体を形成し、LC/MS解析用試料とする。安定同位体の疎水性誘導体の質量電荷比m/z値のピーク高さまたはピーク面積と、アミノ基含有化合物の疎水性誘導体の質量電荷比m/z値のピーク高さまたはピーク面積との比と、内部標準物質として添加した安定同位体量とから、無機塩類溶液に含まれるアミノ基含有化合物の含有量を定量することができる。
一方、LC/MS/MS解析によれば、プリカーサーイオンとプロダクトイオンとが検出されるため、液体クロマトグラフィーで分離された成分の中から四重極型質量分析器で特定質量を選択し、断片構造の同位体パターンなどから構成成分の特定・推定を行うことができる。その他、飛行時間型質量分析法(TOFMS)、公知の元素分析法、質量分析法、結晶構造解析法を組み合わせることで、アミノ基含有化合物の構造や含有量を決定することができる。
本発明によれば、海洋深層水や表層海水などの塩類含有溶液に微量に含まれるアミノ酸やペプチドホルモンその他のアミノ基含有化合物の定量および同定を行うことができる。また、動物園や水族館、その他、海洋生物研究所などで海洋生物を飼育するために、海水や疑似海水を使用する場合がある。このような飼育排水などを分析対象物とすれば、排水に含まれる海洋動物の排泄物質を分析することで、疾病を発見することができる。例えば、代謝異常症のみが生成するアミノ化合物を検出した場合には、当該代謝異常症の可能性を示唆することができる。また、微生物由来の代謝成分を検出した場合には、微生物が異常発生を予知するなど、飼育環境の適否判断を行うことができる。更に、アミノ基含有化合物として、農薬や除草剤、殺虫剤などを対象することができ、無機塩類含有溶液にこれらが含まれる場合にこれらの検出も容易である。
グルタミン(Gln)、グルタミン酸(Glu)、およびGABA(γ−アミノ酪酸)をアセトニトリル/精製水(50/50 v/v)に溶解し、各濃度100ppbの混合標準溶液を調製した。また、安定同位体グルタミン(2,3,3,4,4−d5)、安定同位体グルタミン酸(2,3,3,4,4−d5)、および安定同位体GABA(2,2,3,3,4、4−d6)をアセトニトリル/精製水(50/50 v/v)に溶解し、各濃度5ppmで混合した安定同位体混合標準溶液を調製した。精製水100mlに、混合標準溶液1ml、および安定同位体混合標準溶液100μlを添加し、更に塩化ナトリウム3.5gを添加して海水の塩分濃度に近似させ、試料溶液とした。
カラム:ACQUITY UPLC BEHC18(2.1×100mm、1.7μm、Waters社製)
移動相:A:0.1%ギ酸水溶液、B:0.1%ギ酸アセトニトリル溶液
グラジエント:A/B:80/20→40/60(8分)→10/90(10分)→2/98(11分)→2/98(12分)→80/20(12.10分)
カラム温度:40℃、
流速:0.4ml/分
注入量:5μl
イオンモード:Electrospray Positive
キャピラリー電圧:2.0kV
エクストラクター電圧:3V
RFレンズ 電圧:2.5V
ソース温度:150℃
デソルベーション温度:400℃
コーン/デソルベーション ガス流量:50/800 L/Hr
MS/ドータースキャンレンジ:m/z150〜1200
コーン電圧:15〜20V
コリジョンエネジー:15〜25eV
精製水100mlに対する混合標準溶液の添加量を変えて、表1に示す濃度の試料を調製した以外は、実施例1と同様に操作してLC/MS用試料を調製した。実施例1で使用した安定同位体混合標準溶液を内部標準物質として各アミノ酸の回収率を測定した。結果を表1に示す。
富山湾の水深2mの表層海水と、富山湾滑川沖水深約300mの日本海固有冷水の層から海洋深層水とを採取し、それぞれろ過して固形物を除去した後に、120℃、12分間の高温高圧滅菌を行い、表層海水試料および海洋深層水試料とした。
図2(A)の上段に安定同位体グルタミン酸Fmoc誘導体(Glu−d5)のm/z375.2のデータを、下段にグルタミン酸Fmoc誘導体(Glu)のm/z370.1のデータを示す。また、図2(B)の上段に安定同位体グルタミンFmoc誘導体(Gln−d5)のm/z374.2のデータを、下段にグルタミンFmoc誘導体(Gln)のm/z369.2のデータを、図2(C)の上段に安定同位体GABAFmoc誘導体(GABA−d6)のm/z332.2のデータを、下段にGABAFmoc誘導体(GABA)のm/z326.0のデータを示す。海洋深層水に含まれるGlu、Gln、およびGABAを検出することができた。
図3(A)の上段に安定同位体グルタミン酸Fmoc誘導体(Glu−d5)のm/z375.2のデータを、下段にグルタミン酸Fmoc誘導体(Glu)のm/z370.1のデータを示す。また、図3(B)の上段に安定同位体グルタミンFmoc誘導体(Gln−d5)のm/z374.2のデータを、下段にグルタミンFmoc誘導体(Gln)のm/z369.2のデータを、図3(C)の上段に安定同位体GABAFmoc誘導体(GABA−d6)のm/z332.2のデータを、下段にGABAFmoc誘導体(GABA)のm/z326.0のデータを示す。
Claims (7)
- 無機塩類含有溶液に含まれるアミノ基含有化合物を分析する方法であって、
前記無機塩類含有溶液に、フルオレニルメトキシカルボニル基含有化合物、ベンジルオキシカルボニル基含有化合物、tert−ブトキシカルボニル基含有化合物、およびアリルオキシカルボニル基含有化合物から選択されるいずれか1種のアミノ基保護化合物を添加し、前記アミノ基含有化合物と前記アミノ基保護化合物とを反応させて疎水性誘導体を含む反応液を形成する疎水性誘導体形成工程と、
前記反応液から、前記疎水性誘導体を抽出する抽出工程とを含む、アミノ基含有化合物の分析方法。 - 前記抽出工程は、前記反応液を固−液カラムクロマトグラフィーによって無機塩類を除去し、次いで、疎水性誘導体溶離液によって前記疎水性誘導体を抽出するものである、請求項1記載のアミノ基含有化合物の分析方法。
- 前記抽出工程で得た疎水性誘導体を用いて、前記アミノ基含有化合物を同定するアミノ基含有化合物同定工程を含む、請求項1または2記載のアミノ基含有化合物の分析方法。
- 前記アミノ基含有化合物同定工程は、前記疎水性誘導体を元素分析法、質量分析法、および/または結晶構造解析法によって同定するものである、請求項3記載のアミノ基含有化合物の分析方法。
- 前記無機塩類含有溶液の無機塩類の含有量は、1〜30質量%であることを特徴とする、請求項1〜4のいずれかに記載のアミノ基含有化合物の分析方法。
- 前記アミノ基含有化合物は、アミノ酸、または分子量200〜7,000のペプチドであることを特徴とする、請求項1〜5のいずれかに記載のアミノ基含有化合物の分析方法。
- 前記無機塩類含有溶液が、海洋深層水、表層海水、海洋生物飼育排水、工場廃水、食品廃水、および生体成分から選択されるいずれか1種である、請求項1〜6のいずれかに記載のアミノ基含有化合物の分析方法。
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