JP2020186953A - Mass analysis labeling composition, metabolite quantitative analysis metho, and metabolite kinetic analysis method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、質量分析用標識組成物、代謝物の定量分析法、及び代謝物の動態解析法に関する。 The present invention relates to a labeling composition for mass spectrometry, a method for quantitative analysis of biotransforms, and a method for dynamic analysis of biotransforms.
核酸、補酵素、糖リン酸、リン脂質、リン酸化タンパク質等の生体内のリン酸化合物は生命活動において重要な役割を担っている。そのため、代謝物の網羅的解析等、リン酸化合物の測定技術や解析技術は、生命現象の解明のためだけでなく、医学、薬学、農学等の様々な分野で求められている。 In vivo phosphate compounds such as nucleic acids, coenzymes, sugar phosphates, phospholipids, and phosphorylated proteins play an important role in life activities. Therefore, phosphoric acid compound measurement technology and analysis technology such as comprehensive analysis of biotransformers are required not only for elucidation of biological phenomena but also in various fields such as medicine, pharmacy, and agriculture.
リン酸化合物の観測方法としては、31P−NMRを用いる方法がある。この方法では、31Pを直接観測することによって、リン酸化、脱リン酸化等の詳細な反応機序を理解することが可能である。しかし、この方法は、生体抽出試料に適用した場合、生体内に含まれる膨大な種類のリン酸化合物に由来する多数のNMRシグナルが観測され、帰属が困難であるため、代謝物の網羅的な解析には不向きである。 As a method for observing a phosphoric acid compound, there is a method using 31 P-NMR. In this method, it is possible to understand the detailed reaction mechanism such as phosphorylation and dephosphorylation by directly observing 31 P. However, when this method is applied to a biologically extracted sample, a large number of NMR signals derived from a huge variety of phosphate compounds contained in the living body are observed, and attribution is difficult. Not suitable for analysis.
タンパク質のリン酸化の解析として、放射性同位体である32Pで標識したリン酸化タンパク質を、放射能測定やオートラジオグラフィ等で分析する方法がある。しかし、この方法は、RI実験設備が必要であり、実験者の被爆の問題もある。また、放射性同位体を用いる方法は、放射線によって分析対象物が損傷を受けることがあることから、生体内とは異なる状態を解析している可能性がある。
2H、13C、18O等の安定同位体で標識したリン酸化合物を用い、31P−NMR等で反応機構等を解析する方法も知られている(例えば、非特許文献1、2)。標識に安定同位体を用いれば、放射線によって分析対象物が損傷を受けることを防止できる。
As an analysis of protein phosphorylation, there is a method of analyzing a phosphorylated protein labeled with 32 P, which is a radioisotope, by radioactivity measurement, autoradiography, or the like. However, this method requires RI experimental equipment, and there is also the problem of exposure of the experimenter. In addition, the method using a radioisotope may analyze a state different from that in the living body because the object to be analyzed may be damaged by radiation.
With 2 H, 13 C, 18 phosphoric acid compounds labeled with stable isotopes such as O, it is also known methods for analyzing the reaction mechanism and the like in 31 P-NMR and the like (for example,
代謝物の網羅的解析においては、生体内での代謝物組成を維持した状態で試料を調製して分析することが、分析結果の信頼性を確保する上で極めて重要である。そのため、例えば生体試料からリン酸化合物を抽出する場合、抽出液中の酸やアルカリ、あるいは残存する代謝酵素等によって抽出後のリン酸化合物に分解や拡散が起きないように、これらの反応を停止させる必要がある。これまでに様々な検討が重ねられおり(非特許文献3、4)、生体試料から抽出したリン酸化合物の定量分析も行われている(非特許文献5)。しかし、分析試料の調製工程での対象化合物の分解や拡散を評価する方法は無く、従来の方法では、分析試料内での代謝物組成が生体内の組成と一致しているか否かを知ることはできず、代謝変換の状況も把握できない。
In the comprehensive analysis of metabolites, it is extremely important to prepare and analyze a sample while maintaining the composition of the metabolite in vivo in order to ensure the reliability of the analysis result. Therefore, for example, when a phosphoric acid compound is extracted from a biological sample, these reactions are stopped so that the acid or alkali in the extract or the remaining phosphoric acid enzyme does not decompose or diffuse the phosphoric acid compound after extraction. I need to let you. Various studies have been conducted so far (
本発明は、分析に用いる複数の標識化合物が試料内で代謝変換されたとしても、それらを区別して評価できる質量分析用標識組成物、代謝物の定量分析法、及び代謝物の動態解析法を提供することを目的とする。 The present invention provides a labeling composition for mass spectrometry, a quantitative analysis method for biotransforms, and a dynamic analysis method for biotransforms, which can distinguish and evaluate a plurality of labeled compounds used for analysis even if they are metabolically converted in the sample. The purpose is to provide.
本発明は、以下の構成を有する。
[1]2種以上の標識化合物を含む質量分析用標識組成物であって、
前記の2種以上の標識化合物は、生体内の代謝変換の一連の経路の中の2種以上のリン酸化合物が、18Oを含む1種以上の安定同位体により標識された2種以上の標識化合物であり、
前記の2種以上の標識化合物は、前記の2種以上の標識化合物と、前記の2種以上の標識化合物の代謝変換によって生じる標識化合物とが、多重反応モニタリングのトランジションで互いに区別できるように標識されている、質量分析用標識組成物。
[2]前記安定同位体が、18Oと、2H、13C、15N及び17Oからなる群から選ばれる1種以上との組み合わせである、[1]に記載の質量分析用標識組成物。
[3]前記の2種以上の標識化合物が、ヌクレオシド、ヌクレオシド一リン酸、ヌクレオシド二リン酸、及びヌクレオシド三リン酸からなる群から選ばれる2種以上が標識された標識化合物である、[1]又は[2]に記載の質量分析用標識組成物。
[4]前記の2種以上の標識化合物が、ヌクレオシド二リン酸が標識された標識化合物と、ヌクレオシド三リン酸が標識された標識化合物とを含む、[1]又は[2]に記載の質量分析用標識組成物。
[5][1]〜[4]のいずれかに記載の質量分析用標識組成物を用い、前記の2種以上の標識化合物を内部標準物質として対象の代謝物を絶対定量する、代謝物の定量分析法。
[6][1]〜[4]のいずれかに記載の質量分析用標識組成物を用いて対象の代謝物の動態を解析する、代謝物の動態解析法。
The present invention has the following configurations.
[1] A labeling composition for mass spectrometry containing two or more kinds of labeling compounds.
The above-mentioned two or more kinds of labeled compounds are two or more kinds in which two or more kinds of phosphate compounds in a series of pathways of metabolic conversion in the living body are labeled with one or more kinds of stable isotopes including 18 O. It is a labeled compound and
The two or more labeled compounds are labeled so that the two or more labeled compounds and the labeled compound produced by the metabolic conversion of the two or more labeled compounds can be distinguished from each other by the transition of multiple reaction monitoring. Labeled compositions for mass analysis.
[2] The labeling composition for mass spectrometry according to [1], wherein the stable isotope is a combination of 18 O and one or more selected from the group consisting of 2 H, 13 C, 15 N and 17 O. Stuff.
[3] The two or more labeled compounds are labeled compounds selected from the group consisting of nucleosides, nucleoside monophosphates, nucleoside diphosphates, and nucleoside triphosphates [1]. ] Or [2]. The labeling composition for mass analysis.
[4] The mass according to [1] or [2], wherein the two or more kinds of labeled compounds include a labeled compound labeled with nucleoside diphosphate and a labeled compound labeled with nucleoside triphosphate. Labeling composition for analysis.
[5] Using the labeling composition for mass spectrometry according to any one of [1] to [4], and using the above-mentioned two or more kinds of labeling compounds as internal standard substances, the target biotransformation is absolutely quantified. Quantitative analysis method.
[6] A method for analyzing the dynamics of a metabolite, which analyzes the dynamics of the target metabolite using the labeling composition for mass spectrometry according to any one of [1] to [4].
本発明によれば、分析に用いる複数の標識化合物が試料内で代謝変換されたとしても、それらを区別して評価できる質量分析用標識組成物、代謝物の定量分析法、及び代謝物の動態解析法を提供できる。 According to the present invention, even if a plurality of labeled compounds used for analysis are metabolically converted in a sample, a labeled composition for mass spectrometry, a quantitative analysis method for biotransforms, and a dynamic analysis of biotransforms can be evaluated separately. Can provide law.
[質量分析用標識組成物]
本発明の質量分析用標識組成物(以下、「本標識組成物」とも記す。)は、2種以上の標識化合物を含む。
本標識組成物中の2種以上の標識化合物は、生体内の代謝変換の一連の経路の中の2種以上のリン酸化合物が、18Oを含む1種以上の安定同位体によって標識されたものである。また、本標識組成物中の2種以上の標識化合物は、それら2種以上の標識化合物と、それら2種以上の標識化合物の代謝変換によって生じる標識化合物とが、多重反応モニタリング(MRM:Multiple Reaction Monitoring)のトランジションで互いに区別できるように標識されている。すなわち、2種以上の標識化合物は、それら2種以上の標識化合物と、それら2種以上の標識化合物から一連の代謝の分解及び再合成によって生じる標識化合物とがMRMトランジションで互いに区別できるように標識されている。
[Label composition for mass spectrometry]
The labeling composition for mass spectrometry of the present invention (hereinafter, also referred to as “the labeling composition”) contains two or more kinds of labeling compounds.
In the two or more labeled compounds in the present labeling composition, two or more phosphate compounds in a series of pathways for metabolic conversion in vivo are labeled with one or more stable isotopes containing 18 O. It is a thing. Further, in the two or more kinds of labeled compounds in the present labeling composition, the two or more kinds of labeled compounds and the labeled compound generated by the metabolic conversion of the two or more kinds of the labeled compounds are subjected to Multiple Reaction Monitoring (MRM). It is labeled so that it can be distinguished from each other by the transition of Monitoring). That is, two or more kinds of labeled compounds are labeled so that the two or more kinds of labeled compounds and the labeled compounds generated by a series of metabolic decomposition and resynthesis from the two or more kinds of labeled compounds can be distinguished from each other by MRM transition. Has been done.
MRMは、例えば、2つの四重極質量分析計(Q)が衝突室(q)を挟んで直列に連結(Q−q−Q)された三連四重極型質量分析計(MS/MS)を用いることで行える。MRMに用いる質量分析計は、ガスクロマトグラフ(GC)を連結したGC−MS/MSであってもよく、液体クロマトグラフ(LC)を連結したLC−MS/MSであってもよい。 The MRM is, for example, a triple quadrupole mass spectrometer (MS / MS) in which two quadrupole mass spectrometers (Q) are connected in series (QqQ) with a collision chamber (q) in between. ) Can be used. The mass spectrometer used for the MRM may be a GC-MS / MS linked with a gas chromatograph (GC) or an LC-MS / MS linked with a liquid chromatograph (LC).
2種以上の標識化合物と、それら2種以上の標識化合物の代謝変換によって生じる標識化合物をMRMトランジションで互いに区別できるように標識するとは、それらをMRMにおけるプリカーサイオン及びプロダクトイオンのいずれか一方又は両方が異なるように標識することを意味する。 Labeling two or more labeled compounds and labeled compounds produced by the metabolic conversion of the two or more labeled compounds so that they can be distinguished from each other by MRM transitions means that they are labeled as either one or both of precursor ions and product ions in MRM. Means to be labeled differently.
標識化合物における標識は、プリカーサイオンのm/z値のみが異なるように標識されていてもよく、プロダクトイオンのm/z値のみが異なるように標識されていてもよく、プリカーサイオンのm/z値とプロダクトイオンのm/z値の両方が異なるように標識されていてもよい。 The labeling in the labeling compound may be labeled so that only the m / z value of the precursor ion is different, or may be labeled so that only the m / z value of the product ion is different, and the m / z of the precursor ion may be different. Both the value and the m / z value of the product ion may be labeled differently.
標識対象であるリン酸化合物としては、例えば、代謝変換の一連の経路の中のヌクレオシド、ヌクレオシド一リン酸(NMP)、ヌクレオシド二リン酸(NDP)、ヌクレオシド三リン酸(NTP)を例示できる。標識対象であるリン酸化合物は、核酸、補酵素、糖リン酸、リン脂質、リン酸化タンパク質等であってもよい。 Examples of the phosphoric acid compound to be labeled include nucleoside, nucleoside monophosphate (NMP), nucleoside diphosphate (NDP), and nucleoside triphosphate (NTP) in a series of metabolic conversion pathways. The phosphoric acid compound to be labeled may be nucleic acid, coenzyme, sugar phosphate, phospholipid, phosphorylated protein or the like.
ヌクレオシドとしては、アデノシン、グアノシン、ウリジン、5−メチルウリジン、シチジン等のリボヌクレオシド、デオキシアデノシン、デオキシグアノシン、デオキシチミジン、デオキシウリジン、デオキシシチジン等のデオキシヌクレオシドを例示できる。 Examples of the nucleoside include ribonucleosides such as adenosine, guanosine, uridine, 5-methyluridine and cytidine, and deoxynucleosides such as deoxyadenosin, deoxyguanosine, deoxythymidine, deoxyuridine and deoxycytidine.
NMPとしては、アデノシン一リン酸(AMP)、グアノシン一リン酸(GMP)、ウリジン一リン酸(UMP)、5−メチルウリジン一リン酸(m5UMP)、シチジン一リン酸(CMP)、デオキシアデノシン一リン酸(dAMP)、デオキシグアノシン一リン酸(dGMP)、デオキシチミジン一リン酸(dTMP)、デオキシウリジン一リン酸(dUMP)、デオキシシチジン一リン酸(dCMP)を例示できる。
The NMP, adenosine monophosphate (AMP), guanosine monophosphate (GMP), uridine monophosphate (UMP), 5-
NDPとしては、アデノシン二リン酸(ADP)、グアノシン二リン酸(GDP)、ウリジン二リン酸(UDP)、5−メチルウリジン二リン酸(m5UDP)、シチジン二リン酸(CDP)、デオキシアデノシン二リン酸(dADP)、デオキシグアノシン二リン酸(dGDP)、デオキシチミジン二リン酸(dTDP)、デオキシウリジン二リン酸(dUDP)、デオキシシチジン二リン酸(dCDP)を例示できる。
The NDP, adenosine diphosphate (ADP), guanosine diphosphate (GDP), uridine diphosphate (UDP), 5-
NTPとしては、アデノシン三リン酸(ATP)、グアノシン三リン酸(GTP)、ウリジン三リン酸(UTP)、5−メチルウリジン三リン酸(m5UTP)、シチジン三リン酸(CTP)、デオキシアデノシン三リン酸(dATP)、デオキシグアノシン三リン酸(dGTP)、デオキシチミジン三リン酸(dTTP)、デオキシウリジン三リン酸(dUTP)、デオキシシチジン三リン酸(dCTP)を例示できる。
The NTP, adenosine triphosphate (ATP), guanosine triphosphate (GTP), uridine triphosphate (UTP), 5-
標識対象である代謝変換の一連の経路の中の2種以上のリン酸化合物としては、ヌクレオシド、NMP、NDP及びNTPからなる群から選ばれる2種以上が好ましい。
ATP、ADP、AMP及びアデノシンの組み合わせは、代謝変換の一連の経路の中のリン酸化合物である。同様に、GTP、GDP、GMP及びグアノシンの組み合わせ、UTP、UDP、UMP及びウリジンの組み合わせ、m5UTP、m5UDP、m5UMP及び5−メチルウリジンの組み合わせ、CTP、CDP、CMP及びシチジンの組み合わせ、dATP、dADP、dAMP及びデオキシアデノシンの組み合わせ、dGTP、dGDP、dGMP及びデオキシグアノシンの組み合わせ、dUTP、dUDP、dUMP及びデオキシウリジンの組み合わせ、dTTP、dTDP、dTMP及びデオキシチミジンの組み合わせ、dCTP、dCDP、dCMP及びデオキシシチジンの組み合わせは、代謝変換の一連の経路の中のリン酸化合物である。
As the two or more phosphate compounds in the series of metabolic conversion pathways to be labeled, two or more selected from the group consisting of nucleosides, NMPs, NDPs and NTPs are preferable.
The combination of ATP, ADP, AMP and adenosine is a phosphate compound in a series of metabolic transformation pathways. Similarly, combinations of GTP, GDP, GMP and guanosine, combinations of UTP, UDP, UMP and uridine, combinations of m 5 UTP, m 5 UDP, m 5 UMP and 5-methyluridine, CTP, CDP, CMP and cytidine. Combinations, dATP, dADP, dAMP and deoxyadenosin combinations, dGTP, dGDP, dGMP and deoxyguanosine combinations, dUTP, dUDP, dUMP and deoxyuridine combinations, dTTP, dTDP, dTPP and deoxythymidine combinations, dCTP, dCDP, The combination of dCMP and deoxycytidine is a phosphate compound in a series of pathways of metabolic conversion.
本標識組成物中の2種以上の標識化合物としては、細胞内の代謝や制御に重要な役割を担っている点から、NDPを標識した標識化合物と、NTPを標識した標識化合物とを含むことが好ましい。また、2種以上の標識化合物は、ADPを標識した標識化合物と、ATPを標識した標識化合物とを含むことがより好ましい。これにより、ATPのADPへ分解速度や、ATPの再合成速度を解析したり、共役する他の反応速度を解析したりすることが可能となる。 The two or more kinds of labeled compounds in the present labeling composition include an NDP-labeled labeled compound and an NTP-labeled labeled compound because they play an important role in intracellular metabolism and regulation. Is preferable. Further, it is more preferable that the two or more kinds of labeled compounds include an ADP-labeled labeled compound and an ATP-labeled labeled compound. This makes it possible to analyze the rate of decomposition of ATP into ADP, the rate of resynthesis of ATP, and the rate of other conjugated reactions.
リン酸化合物を標識する安定同位体は、18Oを含んでいればよく、18Oのみであってもよく、18Oと18O以外の安定同位体の組み合わせであってもよい。18O以外の安定同位体としては、例えば、2H、13C、15N、17Oを例示できる。
18O以外の安定同位体を用いる場合、生体化合物中における存在確率が多い点から、リン酸化合物を標識する安定同位体は、18Oと、2H、13C、15N及び17Oからなる群から選ばれる1種以上との組み合わせが好ましく、18Oと、13C及び15Nのいずれか一方又は両方との組み合わせがより好ましい。
Stable isotope labeling a phosphate compound may if it contains 18 O may be only 18 O, may be a combination of 18 O and non-18 O stable isotope. Examples of stable isotopes other than 18 O include 2 H, 13 C, 15 N, and 17 O.
When a stable isotope other than 18 O is used, the stable isotope that labels the phosphate compound consists of 18 O and 2 H, 13 C, 15 N and 17 O because of the high probability of existence in the biological compound. A combination with one or more selected from the group is preferable, and a combination of 18 O and one or both of 13 C and 15 N is more preferable.
本標識組成物中の標識化合物としては、分析試料中で16Oと18Oの交換反応が起きにくい点から、リン酸化合物のリン酸部分が18Oで標識されていることが好ましい。
また、一般に、生体中に含まれるリン酸化合物の炭素骨格部分は、複雑な糖や脂質等の化学合成法では合成が困難なものが多い。そのため、より安価かつ簡便に得られる点では、本標識組成物における標識化合物は、リン酸化合物の炭素骨格部分を非標識体とし、リン酸部分を18Oで標識した標識化合物が好ましい。
The labeled compounds of the present labeling composition, from the analysis sample 16 O and 18 O exchange reaction hardly causes points, it is preferred that phosphoric acid moiety of the phosphoric acid compound is labeled with 18 O.
In general, the carbon skeleton portion of a phosphoric acid compound contained in a living body is often difficult to synthesize by a chemical synthesis method such as a complicated sugar or lipid. Therefore, from the viewpoint of being cheaper and easier to obtain, the labeled compound in the present labeling composition is preferably a labeled compound in which the carbon skeleton portion of the phosphoric acid compound is an unlabeled compound and the phosphoric acid portion is labeled with 18 O.
本標識組成物における、代謝変換の一連の経路の中の2種以上のリン酸化合物が標識された標識化合物の種類は、2〜20種が好ましく、2〜5種がより好ましい。 In the present labeled composition, 2 to 20 kinds of labeled compounds labeled with 2 or more kinds of phosphoric acid compounds in a series of metabolic conversion pathways are preferable, and 2 to 5 kinds are more preferable.
本標識組成物中の2種以上の標識化合物の具体例としては、例えば、下記式(A−1)で表される標識化合物(以下、「標識化合物(A−1)」と記す。他の式で表される標識化合物、及び非標識の化合物も同様に記す。)、標識化合物(A−2)、標識化合物(A−3)及び標識化合物(A−4)からなる群から選ばれる2種以上を例示できる。 Specific examples of two or more kinds of labeled compounds in the present labeling composition are, for example, labeled compounds represented by the following formula (A-1) (hereinafter, referred to as “labeled compound (A-1)”). The labeled compound represented by the formula and the unlabeled compound are also described in the same manner), and are selected from the group consisting of the labeled compound (A-2), the labeled compound (A-3) and the labeled compound (A-4). More than a species can be exemplified.
標識化合物(A−1)の一連の代謝変換では、標識化合物(A−11)、標識化合物(A−12)、標識化合物(A−13)、標識化合物(A−14)、化合物(A−15)が生じる。LC−MS/MSで汎用的に使われているエレクトロスプレーイオン化法(ESI法)では、標識化合物(A−1)(m/z=528→424、136)、標識化合物(A−11)(m/z=442→136、119)、標識化合物(A−12)(m/z=356→136、71)のプリカーサーイオンは負イオン検出モードで脱プロトン分子が生じ、標識化合物(A−13)(m/z=270→136)、標識化合物(A−14)、化合物(A−15)のプリカーサーイオンは正イオン検出モードでプロトン化分子が生じる。ただし、括弧内のm/z値は、プリカーサイオンとプロダクトイオンのm/z値であり、以下も同様である。 In a series of metabolic conversions of the labeled compound (A-1), the labeled compound (A-11), the labeled compound (A-12), the labeled compound (A-13), the labeled compound (A-14), the compound (A-). 15) occurs. In the electrospray ionization method (ESI method) generally used in LC-MS / MS, the labeled compound (A-1) (m / z = 528 → 424, 136) and the labeled compound (A-11) ( Precursor ions of m / z = 442 → 136, 119) and labeled compound (A-12) (m / z = 356 → 136, 71) generate deproton molecules in the negative ion detection mode, and the labeled compound (A-13) ) (M / z = 270 → 136), the precursor ions of the labeled compound (A-14) and the compound (A-15) generate protonized molecules in the positive ion detection mode. However, the m / z value in parentheses is the m / z value of the precursor ion and the product ion, and the same applies to the following.
標識化合物(A−2)の一連の代謝変換では、標識化合物(A−21)、標識化合物(A−22)、標識化合物(A−23)、標識化合物(A−24)、化合物(A−25)が生じる。ESI法では標識化合物(A−2)(m/z=431→136、119)、標識化合物(A−21)(m/z=511→408、136)、標識化合物(A−22)(m/z=353→136、70)のプリカーサーイオンは負イオン検出モードで脱プロトン分子が生じ、標識化合物(A−23)(m/z=267→136)、標識化合物(A−24)、化合物(A−25)は正イオン検出モードでプロトン化分子が生じる。 In a series of metabolic conversions of the labeled compound (A-2), the labeled compound (A-21), the labeled compound (A-22), the labeled compound (A-23), the labeled compound (A-24), the compound (A-). 25) occurs. In the ESI method, labeled compound (A-2) (m / z = 431 → 136, 119), labeled compound (A-21) (m / z = 511 → 408, 136), labeled compound (A-22) (m). Precursor ions of / z = 353 → 136, 70) generate deproton molecules in the negative ion detection mode, and labeled compounds (A-23) (m / z = 267 → 136), labeled compounds (A-24), compounds. In (A-25), trihydrogen cations are generated in the positive ion detection mode.
標識化合物(A−3)の一連の代謝変換では、標識化合物(A−31)、標識化合物(A−32)、標識化合物(A−33)、標識化合物(A−24)、化合物(A−35)が生じる。ESI法では標識化合物(A−3)(m/z=355→136、73)、標識化合物(A−31)(m/z=435→136、125)、標識化合物(A−32)(m/z=515→417、136)、のプリカーサーイオンは負イオン検出モードで脱プロトン分子が生じ、標識化合物(A−33)(m/z=275→136、72)、標識化合物(A−24)、化合物(A−35)は正イオン検出モードでプロトン化分子が生じる。 In a series of metabolic conversions of the labeled compound (A-3), the labeled compound (A-31), the labeled compound (A-32), the labeled compound (A-33), the labeled compound (A-24), the compound (A-). 35) occurs. In the ESI method, labeled compound (A-3) (m / z = 355 → 136, 73), labeled compound (A-31) (m / z = 435 → 136, 125), labeled compound (A-32) (m). Precursor ions of / z = 515 → 417, 136) generate deprotonated molecules in the negative ion detection mode, and labeled compounds (A-33) (m / z = 275 → 136, 72) and labeled compounds (A-24). ), Compound (A-35) produces trihydrogen cations in the positive ion detection mode.
標識化合物(A−4)の一連の代謝変換では、標識化合物(A−41)、標識化合物(A−42)、標識化合物(A−43)、標識化合物(A−44)、化合物(A−45)が生じる。ESI法では標識化合物(A−41)(m/z=361→73、146)、標識化合物(A−42)(m/z=441→127、146)、標識化合物(A−43)(m/z=521→423、146)のプリカーサーイオンは負イオン検出モードで脱プロトン分子が生じ、標識化合物(A−4)(m/z=281→146)、標識化合物(A−44)、化合物(A−45)は正イオン検出モードでプロトン化分子が生じる。 In a series of metabolic conversions of the labeled compound (A-4), the labeled compound (A-41), the labeled compound (A-42), the labeled compound (A-43), the labeled compound (A-44), the compound (A-) 45) occurs. In the ESI method, labeled compound (A-41) (m / z = 361 → 73, 146), labeled compound (A-42) (m / z = 441 → 127, 146), labeled compound (A-43) (m). Precursor ions of / z = 521 → 423, 146) generate deproton molecules in the negative ion detection mode, and labeled compounds (A-4) (m / z = 281 → 146), labeled compounds (A-44), compounds. In (A-45), trihydrogen cations are generated in the positive ion detection mode.
このように、標識化合物(A−1)〜(A−4)は、標識化合物(A−1)〜(A−4)と、標識化合物(A−1)〜(A−4)の一連の代謝変換によって生じる各標識化合物とがMRMトランジションで互いに区別できるように、18O、13C及び15Nで標識されている。 As described above, the labeled compounds (A-1) to (A-4) are a series of the labeled compounds (A-1) to (A-4) and the labeled compounds (A-1) to (A-4). Each labeled compound produced by metabolic conversion is labeled with 18 O, 13 C and 15 N so that they can be distinguished from each other by MRM transitions.
具体的には、標識ATPである標識化合物(A−1)、標識化合物(A−2)から生じた標識化合物(A−21)、標識化合物(A−3)から生じた標識化合物(A−32)、及び標識化合物(A−4)から生じた標識化合物(A−43)は、MRMトランジションで互いに区別できる。 Specifically, the labeled compound (A-1) which is a labeled ATP, the labeled compound (A-21) produced from the labeled compound (A-2), and the labeled compound (A-) produced from the labeled compound (A-3). 32) and the labeled compound (A-43) resulting from the labeled compound (A-4) can be distinguished from each other by the MRM transition.
標識ADPである標識化合物(A−2)、標識化合物(A−1)から生じた標識化合物(A−11)、標識化合物(A−3)から生じた標識化合物(A−31)、及び標識化合物(A−4)から生じた標識化合物(A−42)は、MRMトランジションで互いに区別できる。 Labeled ADP labeled compound (A-2), labeled compound (A-11) derived from labeled compound (A-1), labeled compound (A-31) resulting from labeled compound (A-3), and labeled. Labeled compounds (A-42) resulting from compound (A-4) can be distinguished from each other by MRM transitions.
標識AMPである標識化合物(A−3)、標識化合物(A−1)から生じた標識化合物(A−12)、標識化合物(A−2)から生じた標識化合物(A−22)、及び標識化合物(A−4)から生じた標識化合物(A−41)は、MRMトランジションで互いに区別できる。 Labeled compound (A-3) which is a labeled AMP, labeled compound (A-12) derived from labeled compound (A-1), labeled compound (A-22) generated from labeled compound (A-2), and labeled. Labeled compounds (A-41) resulting from compound (A-4) can be distinguished from each other by MRM transitions.
標識アデノシンである標識化合物(A−4)、標識化合物(A−1)から生じた標識化合物(A−13)、標識化合物(A−2)から生じた標識化合物(A−23)、及び標識化合物(A−3)から生じた標識化合物(A−33)は、MRMトランジションで互いに区別できる。 Labeled compound (A-4) which is labeled adenosine, labeled compound (A-13) derived from labeled compound (A-1), labeled compound (A-23) derived from labeled compound (A-2), and labeled. Labeled compounds (A-33) resulting from compound (A-3) can be distinguished from each other by MRM transitions.
標識化合物(A−1)〜(A−4)は、これらのうちの任意の2つを選択して用いてもよく、任意の3つを選択して用いてもよく、すべてを用いてもよい。 As the labeling compounds (A-1) to (A-4), any two of these may be selected and used, any three may be selected and used, or all of them may be used. Good.
18Oのみで標識した2種以上の標識化合物の具体例としては、例えば、標識化合物(B−1)、標識化合物(B−2)及び標識化合物(B−3)からなる群から選ばれる2種以上を例示できる。 Specific examples of the two or more labeled compounds labeled only with 18 O are selected from the group consisting of, for example, the labeled compound (B-1), the labeled compound (B-2) and the labeled compound (B-3). More than a species can be exemplified.
標識化合物(B−1)(m/z=350→136、71)の一連の代謝変換では、標識化合物(B−11)(m/z=430→119、136)、標識化合物(B−12)(m/z=510→400、136)が生じる。ESI法では標識化合物(B−1)、標識化合物(B−11)、標識化合物(B−12)のプリカーサーイオンは負イオン検出モードで脱プロトン分子が生じる。 In a series of metabolic conversions of the labeled compound (B-1) (m / z = 350 → 136, 71), the labeled compound (B-11) (m / z = 430 → 119, 136), the labeled compound (B-12) ) (M / z = 510 → 400, 136). In the ESI method, precursor ions of the labeled compound (B-1), the labeled compound (B-11), and the labeled compound (B-12) generate deproton molecules in the negative ion detection mode.
標識化合物(B−2)(m/z=432→119、136)の一連の代謝変換では、標識化合物(B−21)(m/z=352→69、136)、標識化合物(B−22)(m/z=512→404、136)が生じる。ESI法では標識化合物(B−2)、標識化合物(B−21)、標識化合物(B−22)のプリカーサーイオンは負イオン検出モードで脱プロトン分子が生じる。 In a series of metabolic conversions of the labeled compound (B-2) (m / z = 432 → 119, 136), the labeled compound (B-21) (m / z = 352 → 69, 136) and the labeled compound (B-22) ) (M / z = 512 → 404, 136). In the ESI method, deproton molecules are generated in the precursor ions of the labeled compound (B-2), the labeled compound (B-21), and the labeled compound (B-22) in the negative ion detection mode.
標識化合物(B−3)(m/z=520→406、136)の一連の代謝変換では、標識化合物(B−31)(m/z=434→119、136)、標識化合物(B−32)(m/z=348→69、136)が生じる。ESI法では標識化合物(B−3)、標識化合物(B−31)、標識化合物(B−32)のプリカーサーイオンは負イオン検出モードで脱プロトン分子が生じる。 In a series of metabolic conversions of the labeled compound (B-3) (m / z = 520 → 406, 136), the labeled compound (B-31) (m / z = 434 → 119, 136), the labeled compound (B-32) ) (M / z = 348 → 69, 136). In the ESI method, precursor ions of the labeled compound (B-3), the labeled compound (B-31), and the labeled compound (B-32) generate deproton molecules in the negative ion detection mode.
このように、標識化合物(B−1)〜(B−3)は、標識化合物(B−1)〜(B−3)と、標識化合物(B−1)〜(B−3)の一連の代謝変換によって生じる各標識化合物とがMRMトランジションで互いに区別できるように18Oで標識されている。 As described above, the labeled compounds (B-1) to (B-3) are a series of the labeled compounds (B-1) to (B-3) and the labeled compounds (B-1) to (B-3). Each labeled compound produced by metabolic conversion is labeled with 18 O so that it can be distinguished from each other by MRM transitions.
具体的には、標識AMPである標識化合物(B−1)、標識化合物(B−2)から生じた標識化合物(B−21)、及び標識化合物(B−3)から生じた標識化合物(B−32)は、MRMトランジションで互いに区別できる。 Specifically, the labeled compound (B-1) which is a labeled AMP, the labeled compound (B-21) produced from the labeled compound (B-2), and the labeled compound (B) produced from the labeled compound (B-3). -32) can be distinguished from each other by MRM transitions.
標識ADPである標識化合物(B−2)、標識化合物(B−1)から生じた標識化合物(B−11)、及び標識化合物(B−3)から生じた標識化合物(B−31)は、MRMトランジションで互いに区別できる。 The labeled compound (B-2) which is a labeled ADP, the labeled compound (B-11) produced from the labeled compound (B-1), and the labeled compound (B-31) produced from the labeled compound (B-3) are They can be distinguished from each other by MRM transitions.
標識ATPである標識化合物(B−3)、標識化合物(B−1)から生じた標識化合物(B−12)、及び標識化合物(B−2)から生じた標識化合物(B−22)は、MRMトランジションで互いに区別できる。 The labeled compound (B-3) which is a labeled ATP, the labeled compound (B-12) produced from the labeled compound (B-1), and the labeled compound (B-22) produced from the labeled compound (B-2) are They can be distinguished from each other by MRM transitions.
標識化合物(B−1)〜(B−3)は、これらのうちの任意の2つを選択して用いてもよく、すべてを用いてもよい。 As the labeling compounds (B-1) to (B-3), any two of these may be selected and used, or all of them may be used.
なお、本標識組成物中の標識化合物は、前記した標識化合物(A−1)〜(A−4)、標識化合物(B−1)〜(B−3)には限定されない。例えば、本標識組成物中の標識化合物は、標識化合物(D−1)と標識化合物(D−2)の組み合わせであってもよい。
標識化合物の合成方法は、特に限定されず、公知の方法を採用できる。
The labeled compound in the present labeling composition is not limited to the above-mentioned labeled compounds (A-1) to (A-4) and labeled compounds (B-1) to (B-3). For example, the labeling compound in the present labeling composition may be a combination of the labeling compound (D-1) and the labeling compound (D-2).
The method for synthesizing the labeled compound is not particularly limited, and a known method can be adopted.
従来の方法では、分析試料中で標識化合物が代謝変換されているか否かを判断できない。また、従来の標識化合物を2種以上用いると、分析試料中で標識化合物が代謝変換された場合に、添加した標識化合物と、添加した標識化合物の代謝変換によって生じた標識化合物とを区別できないため、複数の代謝物を網羅的に解析することができない。 With conventional methods, it is not possible to determine whether or not the labeled compound has been metabolized in the analytical sample. Further, when two or more kinds of conventional labeled compounds are used, when the labeled compound is metabolically converted in the analysis sample, the added labeled compound and the labeled compound generated by the metabolic conversion of the added labeled compound cannot be distinguished. , Multiple metabolites cannot be comprehensively analyzed.
これに対して、本標識組成物中の2種以上の標識化合物は、それら2種以上の標識化合物と、それら2種以上の標識化合物の代謝変換によって生じる標識化合物とが、MRMトランジションで互いに区別できるように、18Oを含む安定同位体で標識されている。そのため、分析試料中で標識化合物が代謝変換されても、分析試料中の代謝変換で生じた標識化合物が、分析試料に添加したどの標識化合物が代謝変換されたものであるかを識別することができる。これにより、分析試料中での標識化合物の代謝変換の有無を認識できるうえ、例えば分析試料中でADPとATPの相互変換が生じている場合であっても、それを加味した正確な絶対定量や動態解析を行うことができる。 On the other hand, in the two or more kinds of labeled compounds in the present labeling composition, the two or more kinds of labeled compounds and the labeled compound generated by the metabolic conversion of the two or more kinds of labeled compounds are distinguished from each other by the MRM transition. It is labeled with a stable isotope containing 18 O so that it can be. Therefore, even if the labeled compound is metabolized in the analysis sample, it is possible to identify which of the labeled compounds added to the analysis sample is the metabolic conversion of the labeled compound generated by the metabolic conversion in the analysis sample. it can. This makes it possible to recognize the presence or absence of metabolic conversion of the labeled compound in the analysis sample, and even if mutual conversion between ADP and ATP occurs in the analysis sample, for example, accurate absolute quantification that takes this into account. Dynamic analysis can be performed.
[代謝物の定量分析法]
本発明の代謝物の定量分析法は、本標識組成物を用い、2種以上の標識化合物を内部標準物質として、対象の代謝物を絶対定量する方法である。具体的には、本標識組成物中の2種以上の標識化合物を内部標準物質とし、GC−MS/MS、LC−MS/MS等でMRM測定を行い、対象の代謝物を絶対定量する。
本標識組成物中の2種以上の標識化合物を内部標準物質として用いる以外のMRM測定の測定条件は、適宜設定できる。
[Quantitative analysis method of metabolites]
The method for quantitative analysis of biotransforms of the present invention is a method for absolutely quantifying a target biotransform using the present labeled composition and using two or more kinds of labeled compounds as internal standard substances. Specifically, two or more kinds of labeled compounds in the present labeled composition are used as internal standard substances, and MRM measurement is performed by GC-MS / MS, LC-MS / MS or the like to absolutely quantify the target biotransforms.
The measurement conditions for MRM measurement other than using two or more labeled compounds in the labeling composition as an internal standard substance can be appropriately set.
本標識組成物中の2種以上の標識化合物を内部標準物質としたMRM測定により、分析試料中で標識化合物が代謝変換されても、それを加味して対象の代謝物を網羅的に絶対定量することができる。 By MRM measurement using two or more kinds of labeled compounds in this labeling composition as an internal standard substance, even if the labeled compound is metabolized and converted in the analysis sample, the target metabolite is comprehensively and absolutely quantified in consideration of it. can do.
[代謝物の動態解析法]
本発明の代謝物の動態解析法は、本標識組成物を用いて対象の代謝物の動態を解析する方法である。具体的には、本標識組成物中の2種以上の標識化合物を分析試料に添加し、所定の条件で保持した後に、GC−MS/MS、LC−MS/MS等でMRM測定を行い、対象の代謝物の動態を解析する。
本標識組成物中の2種以上の標識化合物を用いる以外のMRM測定の測定条件は、適宜設定できる。
[Biotransformation dynamics analysis method]
The method for analyzing the dynamics of a metabolite of the present invention is a method for analyzing the dynamics of a target metabolite using the labeled composition. Specifically, two or more kinds of labeled compounds in the present labeled composition are added to the analysis sample, held under predetermined conditions, and then MRM measurement is performed by GC-MS / MS, LC-MS / MS or the like. Analyze the dynamics of the target metabolite.
The measurement conditions for MRM measurement other than using two or more labeled compounds in the labeling composition can be appropriately set.
本標識組成物中の2種以上の標識化合物を用いたMRM測定により、それら標識化合物と、それら標識化合物が代謝変換されて生じる標識化合物を互いに区別できるため、対象の代謝物の動態を網羅的に解析できる。 By MRM measurement using two or more kinds of labeled compounds in this labeling composition, those labeled compounds and the labeled compounds produced by the metabolic conversion of these labeled compounds can be distinguished from each other, so that the dynamics of the target metabolite is comprehensive. Can be analyzed.
以下、実施例によって本発明を具体的に説明するが、本発明は以下の記載によっては限定されない。
[例1]細胞抽出液中のATPの酸化分解状況の評価実験
10cmディッシュで培養したHeLa細胞を、リン酸緩衝食塩水(PBS)で3回洗浄し、冷メタノール(1mL)で代謝をクエンチした後に、スクレーピング処理により細胞縣濁抽出液を回収した。前記細胞抽出液に、内部標準物質として標識化合物(C−1)10nmolを添加し、さらに、クロロホルム及び水を添加することで2相分画を行った。親水性代謝物画分として上相の水メタノール抽出液を回収し、分析試料を得た。前記分析試料中の標識化合物(C−1)について、LC−MS/MSとしてNexera UHPLC−LCMS−8060(株式会社津製作所)によるMRM測定を行った。
標識化合物(C−1)のMRMトランジションは、m/z=526→422、136である。標識化合物(C−1)の分解物である標識化合物(C−11)のMRMトランジションは、m/z=440→136、119である。標識化合物(C−11)の分解物である標識化合物(C−12)のMRMトランジションは、m/z=354→69、136である。
標識化合物(C−1)を添加した分析試料のMRM測定は2回(n=2)行った。また、細胞抽出液に含まれている、18Oで標識されていないATP(非標識ATP)についてもMRM測定を行った。結果を図1に示す。
Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to Examples, but the present invention is not limited to the following description.
[Example 1] Experiment on evaluation of oxidative decomposition status of ATP in cell extract HeLa cells cultured in a 10 cm dish were washed 3 times with phosphate buffered saline (PBS) and metabolized with cold methanol (1 mL). Later, the cell turbidity extract was recovered by scraping treatment. Two-phase fractionation was carried out by adding 10 nmol of the labeled compound (C-1) as an internal standard substance to the cell extract, and further adding chloroform and water. The upper phase water-methanol extract was recovered as a hydrophilic metabolite fraction to obtain an analytical sample. The labeled compound (C-1) in the analysis sample was subjected to MRM measurement by Nexera UHPLC-LCMS-8060 (Tsu Seisakusho Co., Ltd.) as LC-MS / MS.
The MRM transition of the labeled compound (C-1) is m / z = 526 → 422, 136. The MRM transition of the labeled compound (C-11), which is a decomposition product of the labeled compound (C-1), is m / z = 440 → 136, 119. The MRM transition of the labeled compound (C-12), which is a decomposition product of the labeled compound (C-11), is m / z = 354 → 69, 136.
The MRM measurement of the analytical sample to which the labeled compound (C-1) was added was performed twice (n = 2). In addition, MRM measurement was also performed on ATP (unlabeled ATP) contained in the cell extract and not labeled with 18 O. The results are shown in FIG.
図1に示すように、添加した標識化合物(C−1)の分解の度合いは、非標識のATPの分解の度合いと同程度であった。この結果から、標識化合物(C−1)を用いることで、HeLa細胞からの細胞抽出液中のATPの分解の度合いを評価できることが分かった。 As shown in FIG. 1, the degree of decomposition of the added labeled compound (C-1) was about the same as the degree of decomposition of unlabeled ATP. From this result, it was found that the degree of decomposition of ATP in the cell extract from HeLa cells can be evaluated by using the labeled compound (C-1).
[例2]標識化合物の溶液安定性試験
水、及び、濃度0.1質量%、1質量%、5質量%のギ酸水溶液のそれぞれに、標識化合物(D−1)を200質量ppmとなるように添加し、4℃、室温(25℃)、及び40℃で保存した。調製直後、5日後、及び20日後の各溶液について、LC−MS/MSとしてACQUITY H class(waters製)及びXEVO−G2XSQTOF(waters製)を用いて以下の条件で質量分析を行い、18O濃縮度を算出した。結果を図2に示す。
(質量分析条件)
移動相A:5mM酢酸アンモニウム水溶液、
移動相B:5mM酢酸アンモニウム/アセトニトリル、
分離カラム:CAPCELLPAK ADME 2μm 2.1×100mm、
イオン化モード:ネガティブ、
キャピラリー電圧:2.0kV、
コーン電圧:40V、
ソース温度:150℃、
脱溶媒ガス温度:350℃、
脱溶媒ガス流量:800L/h、
コーンガス流量50L/h。
標識化合物(D−1)の代わりに標識化合物(D−2)を用いた場合についても、同様にして18O濃縮度を算出した。結果を図3に示す。
[Example 2] Solution stability test of labeled compound The labeled compound (D-1) is 200 mass ppm in each of water and an aqueous solution of formic acid having a concentration of 0.1 mass%, 1 mass%, and 5 mass%. And stored at 4 ° C, room temperature (25 ° C), and 40 ° C. Immediately after preparation, 5 days and 20 days after each solution, mass spectrometry was performed using ACQUITY H class (manufactured by waters) and XEVO-G2XSQTOF (manufactured by waters) as LC-MS / MS under the following conditions, and 18 O concentration was performed. The degree was calculated. The results are shown in FIG.
(Mass spectrometry conditions)
Mobile phase A: 5 mM ammonium acetate aqueous solution,
Mobile phase B: 5 mM ammonium acetate / acetonitrile,
Separation column:
Ionization mode: Negative,
Capillary voltage: 2.0 kV,
Cone voltage: 40V,
Source temperature: 150 ° C,
Desolvent gas temperature: 350 ° C,
Desolvent gas flow rate: 800 L / h,
Cone gas flow rate 50 L / h.
In the case where the labeled compound (D-2) was used instead of the labeled compound (D-1), the 18 O enrichment was calculated in the same manner. The results are shown in FIG.
標識化合物(D−1)は、1%ギ酸水溶液中で40℃にて20日間保存したところ、AMP及びADPへの分解が観察されたが、図2に示すように、溶液中で18Oの16Oとの交換は観察されず、18O濃縮度は低下しなかった。また、他の条件においても、溶液中で18Oの16Oとの交換は観察されず、18O濃縮度はほとんど低下しなかった。
また、図3に示すように、標識化合物(D−2)においても、溶液中で18Oの16Oとの交換は観察されず、18O濃縮度はほとんど低下しなかった。
When the labeled compound (D-1) was stored in a 1% formic acid aqueous solution at 40 ° C. for 20 days, decomposition into AMP and ADP was observed, but as shown in FIG. 2, 18 O was observed in the solution. No exchange with 16 O was observed and the 18 O enrichment did not decrease. Also, under other conditions, no exchange of 18 O with 16 O was observed in the solution, and the 18 O enrichment was hardly reduced.
Further, as shown in FIG. 3, even in the labeled compound (D-2), the exchange of 18 O with 16 O was not observed in the solution, and the 18 O concentration was hardly reduced.
Claims (6)
前記の2種以上の標識化合物は、生体内の代謝変換の一連の経路の中の2種以上のリン酸化合物が、18Oを含む1種以上の安定同位体により標識された2種以上の標識化合物であり、
前記の2種以上の標識化合物は、前記の2種以上の標識化合物と、前記の2種以上の標識化合物の代謝変換によって生じる標識化合物とが、多重反応モニタリングのトランジションで互いに区別できるように標識されている、質量分析用標識組成物。 A labeling composition for mass spectrometry containing two or more labeling compounds.
The above-mentioned two or more kinds of labeled compounds are two or more kinds in which two or more kinds of phosphate compounds in a series of pathways of metabolic conversion in the living body are labeled with one or more kinds of stable isotopes including 18 O. It is a labeled compound and
The two or more labeled compounds are labeled so that the two or more labeled compounds and the labeled compound produced by the metabolic conversion of the two or more labeled compounds can be distinguished from each other by the transition of multiple reaction monitoring. Labeled compositions for mass analysis.
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