JP2021050915A - CLEAVAGE METHOD, ANALYTICAL METHOD AND SPECIFIC CLEAVAGE REAGENT THAT SPECIFICALLY CLEAVE Cα-C BOND AND/OR SIDE CHAIN OF PEPTIDE BACKBONE - Google Patents

CLEAVAGE METHOD, ANALYTICAL METHOD AND SPECIFIC CLEAVAGE REAGENT THAT SPECIFICALLY CLEAVE Cα-C BOND AND/OR SIDE CHAIN OF PEPTIDE BACKBONE Download PDF

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Abstract

To cleave the Cα-C bond and side chain of the peptide backbone to detect the product with high sensitivity.SOLUTION: The cleavage method is a cleavage method that specifically cleaves the Cα-C bond and/or side chain of the peptide main chain, and includes: preparing a sample containing a molecule having a peptide main chain in which multiple amino acids are peptide-bonded to each other; and performing laser irradiation of the sample in the presence of at least one of 3,5-dihydroxy-2-nitrobenzoic acid and 3,5-dihydroxy-4-nitrobenzoic acid.SELECTED DRAWING: Figure 5

Description

本発明は、ペプチド主鎖のCα−C結合および/または側鎖を特異的に切断する切断方法、分析方法および特異的切断試薬に関する。 The present invention relates to cleavage methods, analytical methods and specific cleavage reagents that specifically cleave the Cα-C bond and / or side chain of the peptide backbone.

タンパク質またはペプチド等の分子における特定の結合を特異的に切断した後、得られた分子を分析することが行われている。このような分析では、切断の特異性を利用してデータ解析をすることにより、アミノ酸配列の決定等を行いやすくしている。 After specifically cleaving a specific bond in a molecule such as a protein or peptide, the resulting molecule is analyzed. In such an analysis, the amino acid sequence can be easily determined by analyzing the data by utilizing the peculiarity of cleavage.

上記分析の一例として、マトリックス支援レーザー脱離イオン化質量分析(MALDI-MS)の際にインソース分解を利用する分析(MALDI-ISD分析)がある。このMALDI-ISD分析で最も広く用いられているマトリックスは1,5-ジアミノナフタレン(1,5-DAN)である。1,5-DANは、N−Cα結合を特異的に切断することで、ISDで生成されるフラグメントイオン(ISDフラグメントイオン)として、主にc系列イオンおよびz系列イオンを生じる。N−Cα結合を特異的に切断するマトリックスとしては、1,5-DANの他に、2,5-ジヒドロキシ安息香酸(2,5-DHB)、5, 1-アミノナフトール(5,1-ANL)(特許文献1)、1,5-ジヒドロキシナフタレン(1,5-DHN)、5-アミノサリチル酸(5-ASA)、2-アミノ安息香酸(2-AA)、および2-アミノベンズアミド(2-AB)などが報告されている(非特許文献1、2、3、4)。但し、これらのマトリックスでは、側鎖の構造が異なり質量が同じ異性体であるロイシンとイソロイシンの識別が困難で、n残基目のプロリン(Pro)横での切断により得られるc(n-1)系列イオンを生じないという課題がある。また、最も広く用いられている1,5-DANは、毒性が高い、揮発性が高い、酸化しやすく試薬が不安定である、などの課題も知られている。 As an example of the above analysis, there is an analysis (MALDI-ISD analysis) that utilizes in-source decomposition during matrix-assisted laser desorption / ionization mass spectrometry (MALDI-MS). The most widely used matrix in this MALDI-ISD analysis is 1,5-diaminonaphthalene (1,5-DAN). By specifically cleaving the N-Cα bond, 1,5-DAN mainly produces c-series ions and z-series ions as fragment ions (ISD fragment ions) generated by ISD. In addition to 1,5-DAN, 2,5-dihydroxybenzoic acid (2,5-DHB) and 5,1-aminonaphthol (5,1-ANL) are examples of matrices that specifically cleave N-Cα bonds. ) (Patent Document 1), 1,5-dihydroxynaphthalene (1,5-DHN), 5-aminosalicylic acid (5-ASA), 2-aminobenzoic acid (2-AA), and 2-aminobenzamide (2-aminobenzamide). AB) and the like have been reported (Non-Patent Documents 1, 2, 3, 4). However, in these matrices, it is difficult to distinguish between leucine and isoleucine, which are isomers with different side chain structures and the same mass, and c (n-1) obtained by lateral cleavage of proline (Pro) at the nth residue. ) There is a problem that series ions are not generated. In addition, the most widely used 1,5-DAN is known to have problems such as high toxicity, high volatility, easy oxidation, and unstable reagents.

一方、Cα−C結合を特異的に切断することにより、ISDフラグメントイオンとして、主にa系列イオンおよびx系列イオン、さらにd系列イオンを生じるマトリックスを用いることができる。この場合、d系列イオンによりロイシンとイソロイシンの識別が可能で、プロリン(Pro)横の切断によるフラグメントイオンも生じるため、より確実にアミノ酸配列情報を得ることができる。Cα−C結合を特異的に切断するISD用のマトリックスとしては、5-ニトロサリチル酸(5-NSA)、4-ニトロサリチル酸(4-NSA)、3-ニトロサリチル酸(3-NSA)、7,7,8,8-テトラシアノキノジメタン(TCNQ)、および2,5-ビス(2-ヒドロキシエトキシ)-7,7,8,8-テトラシアノキノジメタン(bisHE-TCNQ)などが報告されているが(非特許文献1、2、3、4)、全般に1,5-DANなどN−Cα結合を特異的に切断するマトリックスに比べ感度が低いという課題があった。 On the other hand, a matrix that mainly produces a-series ions, x-series ions, and d-series ions can be used as ISD fragment ions by specifically cleaving the Cα-C bond. In this case, leucine and isoleucine can be distinguished by d-series ions, and fragment ions are also generated by cleavage across proline (Pro), so that amino acid sequence information can be obtained more reliably. As a matrix for ISD that specifically cleaves the Cα-C bond, 5-nitrosalicylic acid (5-NSA), 4-nitrosalicylic acid (4-NSA), 3-nitrosalicylic acid (3-NSA), 7,7 , 8,8-Tetracyanoquinodimethane (TCNQ), and 2,5-bis (2-hydroxyethoxy) -7,7,8,8-Tetracyanoquinodimethane (bisHE-TCNQ) have been reported. However, there is a problem that the sensitivity is generally lower than that of a matrix that specifically cleaves an N-Cα bond such as 1,5-DAN (Non-Patent Documents 1, 2, 3, 4).

近年発明者らは、3-ヒドロキシ-4-ニトロ安息香酸(3H4NBA)およびその異性体を、より高感度に、Cα−C結合および側鎖の切断によるISDフラグメントイオンとしてa系列イオンおよびd系列イオンを生じるマトリックスとして報告した(特許文献2、3、非特許文献5、6)。これらのマトリックスは、1,5-DANと同程度かそれ以上の感度で、Cα−C結合および側鎖の切断によるa系列イオンおよびd系列イオンを生じることが確認されている。それまでは、この3H4NBAは、2-ニトロベンゼンスルフェニル基によって修飾したペプチドを高感度にイオン化するマトリックスとして報告されており(特許文献4、非特許文献7)、タンパク質及びペプチドのペプチド主鎖のCα−C結合及び側鎖を特異的に切断する特性については知られていなかった。 In recent years, the inventors have made 3-hydroxy-4-nitrobenzoic acid (3H4NBA) and its isomers more sensitively as a-series ions and d-series ions as ISD fragment ions by Cα-C bond and side chain cleavage. (Patent Documents 2 and 3, Non-Patent Documents 5 and 6). It has been confirmed that these matrices generate a-series ions and d-series ions by Cα-C bond and side chain cleavage with sensitivity equal to or higher than 1,5-DAN. Until then, this 3H4NBA has been reported as a matrix that highly sensitively ionizes peptides modified with 2-nitrobenzenesulfenyl groups (Patent Documents 4 and Non-Patent Documents 7), and Cα in the peptide backbone of proteins and peptides. The property of specifically cleaving the -C bond and side chain was not known.

特開2013‐130570号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2013-130570 特開2017−166999号公報JP-A-2017-166999 特開2017−207312号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2017-207312 特開2004−326391号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2004-326391

Daiki Asakawa, Mitsuo Takayama "Ca -C Bond Cleavage of the Peptide Backbone in MALDI In-Source Decay Using Salicylic Acid Derivative Matrices" Journal of American Society for Mass Spectrometry (2011) Vol.22, pp1224-1233Daiki Asakawa, Mitsuo Takayama "Ca -C Bond Cleavage of the Peptide Backbone in MALDI In-Source Decay Using Salicylic Acid Derivative Matrices" Journal of American Society for Mass Spectrometry (2011) Vol.22, pp1224-1233 Daiki Asakawa, Motoshi Sakakura, Mitsuo Takayama "Matrix Effect on In-Source Decay Products of Peptides in Matrix-Assisted Laser Desorption /ionization” Mass Spectrometry Vol.1 (2012). A0002.Daiki Asakawa, Motoshi Sakakura, Mitsuo Takayama "Matrix Effect on In-Source Decay Products of Peptides in Matrix-Assisted Laser Desorption / ionization" Mass Spectrometry Vol.1 (2012). A0002. Daiki Asakawa "Principles of Hydrogen Radical Mediated Peptide/Protein Fragmentation during Matrix-Assisted Laser Desorption/Ionization Mass Spectrometry" Moss Spectrometry Reviews (2016) Vol.35, pp535-556Daiki Asakawa "Principles of Hydrogen Radical Mediated Peptide / Protein Fragmentation during Matrix-Assisted Laser Desorption / Ionization Mass Spectrometry" Moss Spectrometry Reviews (2016) Vol.35, pp535-556 Daiki Asakawa "Developments in Matrix Molecules for MALDI-ISD Mass Spectrometry" Journal of Mass Spectrometry Society of Japan (2016), Vol. 64, No. 5, pp187-190Daiki Asakawa "Developments in Matrix Molecules for MALDI-ISD Mass Spectrometry" Journal of Mass Spectrometry Society of Japan (2016), Vol. 64, No. 5, pp187-190 Yuko Fukuyama, Shunsuke Izumi, and Koichi Tanaka "3-Hydroxy-4-nitrobenzoic Acid as a MALDI Matrix for In-Source Decay" Analytical Chemistry (2016) Vol. 88, pp8058-8063Yuko Fukuyama, Shunsuke Izumi, and Koichi Tanaka "3-Hydroxy-4-nitrobenzoic Acid as a MALDI Matrix for In-Source Decay" Analytical Chemistry (2016) Vol. 88, pp8058-8063 Yuko Fukuyama, Shunsuke Izumi, Koichi Tanaka "3-Hydroxy-2-Nitrobenzoic Acid as a MALDI Matrix for In-Source Decay and Evaluation of the Isomers" Journal of American Society for Mass Spectrometry (2018) Vol. 29, pp 2227-2236Yuko Fukuyama, Shunsuke Izumi, Koichi Tanaka "3-Hydroxy-2-Nitrobenzoic Acid as a MALDI Matrix for In-Source Decay and Evaluation of the Isomers" Journal of American Society for Mass Spectrometry (2018) Vol. 29, pp 2227-2236 Ei-ichi Matsuo, Chikako Toda, Makoto Watanabe, Noriyuki Ojima, Shunsuke Izumi, Koichi Tanaka, Susumu Tsunasawa, Osamu Nishimura "Selective detection of 2-nitrobenzenesulfenyl-labeled peptide by matrix-assisted laser desorption/ionization-time of flight mass spectrometry using a novel matrix" Proteomics (2006) Vol.6, pp2042-2049Ei-ichi Matsuo, Chikako Toda, Makoto Watanabe, Noriyuki Ojima, Shunsuke Izumi, Koichi Tanaka, Susumu Tsunasawa, Osamu Nishimura "Selective detection of 2-nitrobenzene sulfenyl-labeled peptide by matrix-assisted laser desorption / ionization-time of flight mass spectrometry using a novel matrix "Proteomics (2006) Vol.6, pp2042-2049

ペプチド主鎖のCα−C結合および/または側鎖を感度高く切断するマトリックスが不足している。 There is a lack of a matrix that sensitively cleaves the Cα-C bonds and / or side chains of the peptide backbone.

本発明の第1の態様は、ペプチド主鎖のCα−C結合および/または側鎖を特異的に切断する切断方法であって、複数のアミノ酸が互いにペプチド結合されたペプチド主鎖を有する分子を含む試料を用意することと、下記構造式(1)で示される3,5−ジヒドロキシ−2−ニトロ安息香酸、および、下記構造式(2)で示される3,5−ジヒドロキシ−4−ニトロ安息香酸の少なくとも一つの存在下で、前記試料にレーザーの照射を行うこととを備える、切断方法に関する。

Figure 2021050915

本発明の第2の態様は、第1の態様の切断方法により前記分子を切断することと、前記照射により前記ペプチド主鎖のCα−C結合および/または側鎖が切断されることに基づいて前記ペプチド主鎖のアミノ酸配列を決定することとを備える、分析方法に関する。
本発明の第3の態様は、ペプチド主鎖のC−Cα結合および/または側鎖を切断するための特異的切断試薬であって、下記構造式(1)で示される3,5−ジヒドロキシ−2−ニトロ安息香酸、および、下記構造式(2)で示される3,5−ジヒドロキシ−4−ニトロ安息香酸の少なくとも一つを含む、特異的切断試薬に関する。
Figure 2021050915
The first aspect of the present invention is a method for specifically cleaving a Cα-C bond and / or a side chain of a peptide main chain, wherein a molecule having a peptide main chain in which a plurality of amino acids are peptide-bonded to each other is obtained. Prepare a sample containing the peptide, 3,5-dihydroxy-2-nitrobenzoic acid represented by the following structural formula (1), and 3,5-dihydroxy-4-nitrobenzoic acid represented by the following structural formula (2). The present invention relates to a cutting method comprising irradiating the sample with a laser in the presence of at least one acid.
Figure 2021050915

A second aspect of the present invention is based on cleaving the molecule by the cleaving method of the first aspect and cleaving the Cα-C bond and / or side chain of the peptide backbone by the irradiation. The present invention relates to an analytical method comprising determining the amino acid sequence of the peptide backbone.
A third aspect of the present invention is a specific cleavage reagent for cleaving the C-Cα bond and / or side chain of the peptide main chain, which is represented by the following structural formula (1), 3,5-dihydroxy-. It relates to a specific cleavage reagent containing 2-nitrobenzoic acid and at least one of 3,5-dihydroxy-4-nitrobenzoic acid represented by the following structural formula (2).
Figure 2021050915

本発明によれば、ペプチド主鎖のCα−C結合および/または側鎖を切断し、生成物を感度高く検出することができる。 According to the present invention, the Cα-C bond and / or side chain of the peptide main chain can be cleaved to detect the product with high sensitivity.

図1は、一実施形態の分析方法の流れを示すフローチャートである。FIG. 1 is a flowchart showing the flow of the analysis method of one embodiment. 図2は、ペプチド主鎖の切断を説明するための概念図である。FIG. 2 is a conceptual diagram for explaining the cleavage of the peptide main chain. 図3は、a系列イオン、x系列イオンおよびd系列イオンの生成を説明するための概念図である。FIG. 3 is a conceptual diagram for explaining the generation of a-series ions, x-series ions, and d-series ions. 図4は、質量分析用キットを示す概念図である。FIG. 4 is a conceptual diagram showing a mass spectrometry kit. 図5は、ISDマトリックスとして35H2NBA(上段)、35H4NBA(中段)および3H4NBA(下段)を用いた、N−アセチル−レニン基質のISDスペクトルである。FIG. 5 is an ISD spectrum of an N-acetyl-renin substrate using 35H2NBA (upper), 35H4NBA (middle) and 3H4NBA (lower) as the ISD matrix. 図6は、ISDマトリックスとして35H2NBA(上段)、35H4NBA(中段)および3H4NBA(下段)を用いた、アンジオテンシンIのISDスペクトルである。FIG. 6 is an ISD spectrum of angiotensin I using 35H2NBA (upper), 35H4NBA (middle) and 3H4NBA (lower) as the ISD matrix. 図7は、ISDマトリックスとして35H2NBA(上段)、35H4NBA(中段)および3H4NBA(下段)を用いた、アミロイドβ(1-16)のISDスペクトルである。FIG. 7 is an ISD spectrum of amyloid β (1-16) using 35H2NBA (upper), 35H4NBA (middle) and 3H4NBA (lower) as the ISD matrix. 図8は、ISDマトリックスとして35H2NBAを用いた、ACTH(18-39)のISDスペクトルである。FIG. 8 is an ISD spectrum of ACTH (18-39) using 35H2NBA as the ISD matrix. 図9は、ISDマトリックスとして35H2NBAを用いた、アミロイドβ(1−40)のISDスペクトルである。FIG. 9 is an ISD spectrum of amyloid β (1-40) using 35H2NBA as the ISD matrix.

以下、図を参照して本発明を実施するための形態について説明する。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は、本実施形態の分析方法の流れを示すフローチャートである。ステップS1001において、試料と、マトリックス試薬とが用意される。 FIG. 1 is a flowchart showing the flow of the analysis method of the present embodiment. In step S1001, a sample and a matrix reagent are prepared.

(試料について)
試料は、タンパク質またはペプチド等の、ペプチド結合により結合された複数のアミノ酸を含むペプチド主鎖を有する分子(以下、分析対象の分子と呼ぶ)を含むか、含む可能性があれば特に限定されない。以下において、分析対象の分子は、切断可能なペプチド主鎖のCα−C結合を含めば任意の修飾がされていてもよい。ペプチドの語は、2以上50未満のアミノ酸からなるペプチド主鎖を備える分子とし、タンパク質の語は、50以上のアミノ酸からなるペプチド主鎖を備える分子とすることができるが、慣例的な例外もあり、ペプチドとタンパク質の範囲の境界はこれに限定されない。
(About the sample)
The sample is not particularly limited as long as it contains or may contain a molecule having a peptide main chain containing a plurality of amino acids linked by peptide bonds (hereinafter, referred to as a molecule to be analyzed) such as a protein or a peptide. In the following, the molecule to be analyzed may be arbitrarily modified as long as it contains the Cα-C bond of the cleaving peptide backbone. The term peptide can be a molecule having a peptide backbone consisting of 2 or more and less than 50 amino acids, and the term protein can be a molecule having a peptide backbone consisting of 50 or more amino acids, with the exception of convention. Yes, the boundaries of the range of peptides and proteins are not limited to this.

(マトリックス試薬)
マトリックス試薬は、以下の構造式(1)で示される3,5−ジヒドロキシ−2−ニトロ安息香酸、および、以下の構造式(2)で示される3,5−ジヒドロキシ−4−ニトロ安息香酸の少なくとも一つを含む。以下では、3,5−ジヒドロキシ−2−ニトロ安息香酸を適宜35H2NBAと呼び、3,5−ジヒドロキシ−4−ニトロ安息香酸を適宜35H4NBAと呼ぶ。
(Matrix reagent)
The matrix reagents are of 3,5-dihydroxy-2-nitrobenzoic acid represented by the following structural formula (1) and 3,5-dihydroxy-4-nitrobenzoic acid represented by the following structural formula (2). Includes at least one. Hereinafter, 3,5-dihydroxy-2-nitrobenzoic acid is appropriately referred to as 35H2NBA, and 3,5-dihydroxy-4-nitrobenzoic acid is appropriately referred to as 35H4NBA.

Figure 2021050915
Figure 2021050915

後述するように、35H2NBAおよび35H4NBAは、ペプチド主鎖および/または側鎖を特異的に切断する特異的切断試薬として働く。ステップS1001が終了したら、ステップS1003が開始される。 As described below, 35H2NBA and 35H4NBA act as specific cleavage reagents that specifically cleave the peptide backbone and / or side chains. When step S1001 is completed, step S1003 is started.

ステップS1003において、質量分析用試料が調製される。以下の実施形態では、マトリックス支援レーザー脱離イオン化(Matrix Assisted Laser Desorption / Ionization; MALDI)を行う質量分析(MALDI-MS)の例を説明する。 In step S1003, a sample for mass spectrometry is prepared. In the following embodiments, an example of mass spectrometry (MALDI-MS) in which Matrix Assisted Laser Desorption / Ionization (MALDI) is performed will be described.

質量分析用試料の調製では、MALDI用試料プレート上に、試料およびマトリックス試薬を含む混合液の液滴が形成された後、この混合液から溶媒が除去され、分析対象の分子とマトリックスとを含む混合結晶が質量分析用試料として得られる。 In the preparation of a sample for mass spectrometry, a droplet of a mixed solution containing a sample and a matrix reagent is formed on a sample plate for MALDI, and then the solvent is removed from the mixed solution to contain the molecule to be analyzed and the matrix. A mixed crystal is obtained as a sample for mass spectrometry.

MALDI用試料プレートは、特に限定されず、公知のもの等を用いることができる。MALDI用試料プレートは、導電性を有する金属製のプレートとすることができ、例えばステンレス製のプレートとすることができる。 The sample plate for MALDI is not particularly limited, and known ones and the like can be used. The sample plate for MALDI can be a conductive metal plate, for example, a stainless steel plate.

質量分析用試料を作成する際の溶媒としては、水、アセトニトリル(ACN)、トリフルオロ酢酸(TFA)、メタノール(MeOH)、エタノール(EtOH)、テトラヒドロフラン(THF)およびジメチルスホキシド(DMSO)またはこれらの少なくとも2つを混合して得られた溶液等から選択される。より具体的には、上記溶媒としては、例えば、ACN水溶液、ACN-TFA水溶液、MeOH-TFA、MeOH水溶液、EtOH-TFA水溶液、EtOH水溶液、THF-TFA水溶液、THF水溶液、DMSO-TFA水溶液、またはDMSO水溶液等を用いることができ、より好ましくは、ACN水溶液またはACN-TFA水溶液を用いることができる。ACN-TFA水溶液におけるACNの濃度は例えば10〜90体積%、好ましくは25〜75体積%であり、TFAの濃度は例えば0.05〜1体積%、好ましくは0.05〜0.1体積%とすることができる。 Solvents for preparing samples for mass analysis include water, acetonitrile (ACN), trifluoroacetic acid (TFA), methanol (MeOH), ethanol (EtOH), tetrahydrofuran (THF) and dimethyl sulfoxide (DMSO) or these. It is selected from a solution obtained by mixing at least two of the above. More specifically, examples of the solvent include ACN aqueous solution, ACN-TFA aqueous solution, MeOH-TFA, MeOH aqueous solution, EtOH-TFA aqueous solution, EtOH aqueous solution, THF-TFA aqueous solution, THF aqueous solution, DMSO-TFA aqueous solution, or A DMSO aqueous solution or the like can be used, and more preferably, an ACN aqueous solution or an ACN-TFA aqueous solution can be used. The concentration of ACN in the ACN-TFA aqueous solution is, for example, 10 to 90% by volume, preferably 25 to 75% by volume, and the concentration of TFA is, for example, 0.05 to 1% by volume, preferably 0.05 to 0.1% by volume. Can be.

試料およびマトリックス試薬を含む混合液の調製方法は特に限定されない。例えば、試料に溶媒を加え試料を含む溶液(以下、試料溶液と呼ぶ)を調製する。一方、マトリックス試薬に上記溶媒を加えマトリックスを含む溶液(以下、マトリックス溶液と呼ぶ)を調製する。調製された試料溶液とマトリックス溶液とを任意の順番でMALDI用試料プレートに滴下して両者の混合液の液滴を形成させることができる。このような方法はMALDI用試料プレート上で試料とマトリックスとを混合するためオン−ターゲット・ミックス(on-target mix)法と呼ばれる。または、試料にマトリックス溶液を加えるか、若しくはマトリックスに試料溶液を加え、得られた試料およびマトリックスの混合液をMALDI用試料プレートに滴下し液滴を形成してもよい。
なお、マトリックスの添加剤を用いて質量分析用試料を調製してもよい。このような添加剤の種類は、感度の向上等の任意の効果があれば特に限定されない。添加剤を含む質量分析用試料の調製では、添加剤に溶媒を加えて添加剤溶液を調製し、この添加剤溶液を試料溶液、マトリックス溶液またはそれらの混合液と混合することができる。あるいは、添加剤に、試料溶液、マトリックス溶液、またはそれらの混合液を加えてもよい。
The method for preparing the mixed solution containing the sample and the matrix reagent is not particularly limited. For example, a solvent is added to the sample to prepare a solution containing the sample (hereinafter referred to as a sample solution). On the other hand, the above solvent is added to the matrix reagent to prepare a solution containing the matrix (hereinafter referred to as a matrix solution). The prepared sample solution and the matrix solution can be dropped onto the sample plate for MALDI in any order to form droplets of a mixed solution of both. Such a method is called an on-target mix method because the sample and the matrix are mixed on the sample plate for MALDI. Alternatively, the matrix solution may be added to the sample, or the sample solution may be added to the matrix, and the obtained mixed solution of the sample and the matrix may be dropped onto the sample plate for MALDI to form droplets.
A sample for mass spectrometry may be prepared using a matrix additive. The type of such an additive is not particularly limited as long as it has an arbitrary effect such as improvement of sensitivity. In the preparation of a sample for mass spectrometry containing an additive, a solvent is added to the additive to prepare an additive solution, and the additive solution can be mixed with a sample solution, a matrix solution, or a mixture thereof. Alternatively, a sample solution, a matrix solution, or a mixture thereof may be added to the additive.

MALDI用試料プレートに形成される液滴の大きさは、特に限定されない。MALDI用試料プレートにウェルが形成されている場合は、当該ウェルに収まるように液滴を形成することができる。液滴の大きさは、例えば0.1μL〜2μLとすることができ、例えば約0.5μLとすることができる。 The size of the droplets formed on the MALDI sample plate is not particularly limited. If a well is formed in the sample plate for MALDI, a droplet can be formed so as to fit in the well. The size of the droplet can be, for example, 0.1 μL to 2 μL, for example, about 0.5 μL.

MALDI用試料プレートに形成された液滴から溶媒を除去する方法は特に限定されず、例えば自然乾燥または真空下での乾燥等を行うことができる。1つの液滴に対応する質量分析用試料に含まれるマトリックスの量は、例えば1pmol〜1,000nmol等とすることができ、好ましくは10pmol〜100nmolとすることができる。試料に含まれる分子の量は、例えば、マトリックス10nmolに対し、1amol〜100pmol、または100amol〜50pmol等とすることができる。 The method for removing the solvent from the droplets formed on the sample plate for MALDI is not particularly limited, and for example, natural drying or drying under vacuum can be performed. The amount of the matrix contained in the mass spectrometric sample corresponding to one droplet can be, for example, 1 pmol to 1,000 nmol, and preferably 10 pmol to 100 nmol. The amount of molecules contained in the sample can be, for example, 1 amol to 100 pmol, 100 amol to 50 pmol, or the like with respect to 10 nmol of the matrix.

得られた混合結晶は、MALDI用試料プレートとの接触面において、略円の形状をなす。すなわち、混合結晶の外縁は略円の形状である。混合結晶の平均径は、試料の量、マトリックスの量、滴下された混合液の量および上記溶媒の組成等によって異なり得るが、例えば0.1〜3mm、好ましくは0.5〜2mmとすることができる。なお、平均径とは、1個の質量分析用試料において、上記略円の重心を通る直線が混合結晶の外縁で切り取られた線分の長さの算術平均である。 The obtained mixed crystal has a substantially circular shape on the contact surface with the sample plate for MALDI. That is, the outer edge of the mixed crystal has a substantially circular shape. The average diameter of the mixed crystals may vary depending on the amount of the sample, the amount of the matrix, the amount of the dropped mixed solution, the composition of the solvent, etc., but is, for example, 0.1 to 3 mm, preferably 0.5 to 2 mm. Can be done. The average diameter is an arithmetic mean of the lengths of line segments in which a straight line passing through the center of gravity of the substantially circle is cut off at the outer edge of the mixed crystal in one sample for mass spectrometry.

MALDI用試料プレートとして通常の金属製プレートを用いた場合には、分析対象の分子は主に上記略円内に存在する。そのため、イオン化の際のレーザーの照射位置を特定することなく、分析対象の分子のイオン化を容易に行うことができる。ステップS1003が終了したら、ステップS1005が開始される。 When a normal metal plate is used as the sample plate for MALDI, the molecule to be analyzed mainly exists in the above-mentioned approximately circle. Therefore, it is possible to easily ionize the molecule to be analyzed without specifying the laser irradiation position at the time of ionization. When step S1003 is completed, step S1005 is started.

ステップS1005において、ステップS1003で調製された質量分析用試料にレーザーが照射され、質量分析が行われる。試料とマトリックスとを含む質量分析用試料にレーザーが照射され、インソース分解(In-Source Decay; ISD)により解離されたイオン(以下、フラグメントイオンと呼ぶ)が生成される。生成されたフラグメントイオンは、導電性のMALDI用試料プレートと不図示の質量分析計の電極とにより形成された電場からの作用により移動し、質量分析計の内部の質量分析器に導入される。質量分析器で質量分離されたフラグメントイオンは、イオン検出器により検出される。検出により得られたデータ(以下、測定データと呼ぶ)は、電子計算機等の情報処理装置等に入力され、ハードディスク等の記憶媒体等に記憶される。 In step S1005, the mass spectrometric sample prepared in step S1003 is irradiated with a laser to perform mass spectrometric analysis. A laser is irradiated to a sample for mass spectrometry including a sample and a matrix, and ions (hereinafter referred to as fragment ions) dissociated by in-source decomposition (ISD) are generated. The generated fragment ions move by the action from the electric field formed by the conductive sample plate for MALDI and the electrodes of the mass spectrometer (not shown), and are introduced into the mass spectrometer inside the mass spectrometer. Fragment ions mass-separated by a mass spectrometer are detected by an ion detector. The data obtained by the detection (hereinafter referred to as measurement data) is input to an information processing device such as a computer and stored in a storage medium such as a hard disk.

質量分析の種類は、MALDIによりイオン化を行えば特に限定されない。四重極型、イオントラップ型、飛行時間型等の任意の1以上の質量分離の方法を適宜組み合わせて用いることができる。質量分析計としては、MALDIを行うためのイオン源が組み合わされたものであれば特に限定されない。質量分析計は、例えば、MALDI-TOF(マトリックス支援レーザー脱離イオン化-飛行時間) 型質量分析計、MALDI-QIT(マトリックス支援レーザー脱離イオン化-四重極イオントラップ)型質量分析計、MALDI-QIT-TOF(マトリックス支援レーザー脱離イオン化-四重極イオントラップ-飛行時間)型質量分析計、MALDI-FTICR(マトリックス支援レーザー脱離イオン化-フーリエ変換イオンサイクロトロン共鳴)型質量分析計等を用いることができる。 The type of mass spectrometry is not particularly limited as long as it is ionized by MALDI. Any one or more mass separation methods such as a quadrupole type, an ion trap type, and a time-of-flight type can be appropriately combined and used. The mass spectrometer is not particularly limited as long as it is a combination of ion sources for performing MALDI. Mass analyzers include, for example, MALDI-TOF (Matrix Assisted Laser Desorption Ionization-Time of Flight) mass analyzer, MALDI-QIT (Matrix Assisted Laser Desorption Ionization-Quadrupole Ion Trap) mass analyzer, MALDI- Use a QIT-TOF (Matrix Assisted Laser Desorption Ionization-Quadrupole Ion Trap-Time of Flight) mass analyzer, MALDI-FTICR (Matrix Assisted Laser Desorption Ionization-Fourier Transformed Ion Cyclotron Resonance) mass analyzer, etc. Can be done.

発明者らは、上述の35H2NBAまたは35H4NBAをマトリックスとして用いることにより、インソース分解において、a系列イオンおよびx系列イオン、さらにd系列イオンが好適に生成されることを見出した。 The inventors have found that by using the above-mentioned 35H2NBA or 35H4NBA as a matrix, a-series ions, x-series ions, and d-series ions are preferably generated in insource decomposition.

図2は、ペプチド主鎖の切断を説明するための概念図である。図2には、非限定的な例として4つのアミノ酸がペプチド結合して形成されたペプチドの構造式Fが示されている。図中、R、R、RおよびRは、アミノ酸の側鎖を示す。ペプチド主鎖において、Cα−C結合が切断された場合、当該ペプチド主鎖を有する分子のN末端側に対応するイオンをa系列イオン(a、aおよびa)、C末端側に対応するイオンをx系列イオン(x、xおよびx)と呼ぶ。同様に、C−N結合が切断された場合、当該ペプチド主鎖を有する分子のN末端側に対応するイオンをb系列イオン(b、bおよびb)、C末端側に対応するイオンをy系列イオン(y、yおよびy)と呼ぶ。同様に、N−Cα結合が切断された場合、当該ペプチド主鎖を有する分子のN末端側に対応するイオンをc系列イオン(c、cおよびc)、C末端側に対応するイオンをz系列イオン(z、zおよびz)と呼ぶ。 FIG. 2 is a conceptual diagram for explaining the cleavage of the peptide main chain. FIG. 2 shows, as a non-limiting example, the structural formula F of a peptide formed by peptide bonds of four amino acids. In the figure, R 1 , R 2 , R 3 and R 4 indicate side chains of amino acids. When the Cα-C bond is cleaved in the peptide backbone, the ions corresponding to the N-terminal side of the molecule having the peptide backbone correspond to the a-series ions (a 1 , a 2 and a 3 ) and the C-terminal side. Ions are called x-series ions (x 1 , x 2 and x 3 ). Similarly, when the C-N bond is cleaved, the ions corresponding to the N-terminal side of the molecule having the peptide main chain are b-series ions (b 1 , b 2 and b 3 ), and the ions corresponding to the C-terminal side. Are called y-series ions (y 1 , y 2 and y 3 ). Similarly, when the N-Cα bond is cleaved, the ions corresponding to the N-terminal side of the molecule having the peptide main chain are c-series ions (c 1 , c 2 and c 3 ), and the ions corresponding to the C-terminal side. Are referred to as z-series ions (z 1 , z 2 and z 3 ).

図3は、本実施形態において想定されるa系列イオン、x系列イオン、およびd系列イオンの生成過程の一例を示す概念図である。マトリックスとしての3,5-ジヒドロキシ-2-ニトロ安息香酸(35H2NBA)の存在下で、タンパク質またはペプチド等を含む試料にレーザーが照射される。レーザー照射により分析対象の分子Mから水素ラジカルが3-ヒドロキシ-4-ニトロ安息香酸に引き抜かれ、水素ラジカルが引き抜かれた分析対象の分子([M−H])が生成する(矢印A1)。35H2NBAは、ニトロ基の水素ラジカル受容能が高く、分析対象の分子から水素ラジカルの引き抜き反応を生じやすい。35H2NBAのニトロ基によるペプチド主鎖のアミド部位からの水素ラジカルの引き抜き反応によりペプチド主鎖のCα−C結合の開裂が引き起こされると、a系列イオンおよびx系列イオンの少なくとも一方のイオン種が生成される(矢印A2)。図3の例ではa系列イオンがラジカルを有するようにCα−C結合が開裂しているため、さらにa系列イオン種から側鎖の開裂によるd系列イオンが生成され得る(矢印A3)。35H4NBAについても同様のメカニズムでa系列イオンおよびx系列イオン、さらにd系列イオンが生成され得る。このように生成されるd系列イオンでは、ロイシンの側鎖が切断された場合とイソロイシンの側鎖が切断された場合とで異なるイオンが生じ得る。詳細は、以下の非特許文献3のスキーム7等を参照されたい。好適な実施形態では、35H2NBAまたは35H4NBAにより、ペプチド主鎖のCα−C結合が切断されるか、あるいは、ペプチド主鎖のCα−C結合および側鎖が切断される。
なお、図3は反応の一例であり、目的のa系列イオン、x系列イオンまたはd系列イオンが生成されればそのメカニズムは特に限定されない。
FIG. 3 is a conceptual diagram showing an example of the generation process of a-series ions, x-series ions, and d-series ions assumed in the present embodiment. In the presence of 3,5-dihydroxy-2-nitrobenzoic acid (35H2NBA) as a matrix, a sample containing a protein, peptide or the like is irradiated with a laser. Hydrogen radicals are extracted from the molecule M to be analyzed by laser irradiation to 3-hydroxy-4-nitrobenzoic acid, and the molecule to be analyzed ([MH] · ) from which the hydrogen radicals have been extracted is generated (arrow A1). .. 35H2NBA has a high ability to accept hydrogen radicals of nitro groups, and easily causes a hydrogen radical abstraction reaction from the molecule to be analyzed. When the Cα-C bond cleavage of the peptide backbone is triggered by the extraction reaction of hydrogen radicals from the amide site of the peptide backbone by the nitro group of 35H2NBA, at least one of a-series ions and x-series ions is produced. (Arrow A2). In the example of FIG. 3, since the Cα-C bond is cleaved so that the a-series ions have radicals, d-series ions can be further generated from the a-series ion species by cleaving the side chain (arrow A3). For 35H4NBA, a-series ions, x-series ions, and d-series ions can be generated by the same mechanism. In the d-series ions generated in this way, different ions may be generated depending on whether the side chain of leucine is cleaved or the side chain of isoleucine is cleaved. For details, refer to Scheme 7 and the like in Non-Patent Document 3 below. In a preferred embodiment, 35H2NBA or 35H4NBA cleaves the Cα-C bond of the peptide backbone or the Cα-C bond and side chain of the peptide backbone.
Note that FIG. 3 is an example of the reaction, and the mechanism is not particularly limited as long as the target a-series ion, x-series ion or d-series ion is generated.

図1に戻って、ステップS1005が終了したら、ステップS1007が開始される。ステップS1007において、ステップS1005の質量分析で得られたデータ(測定データ)が解析され、分析対象の分子のアミノ酸配列が決定される。ステップS1007のデータ解析は、上述の情報処理装置に含まれるCPU等のプロセッサにより行われることが好ましいが、特に限定されず、任意の処理装置または手計算で行うことができる。 Returning to FIG. 1, when step S1005 is completed, step S1007 is started. In step S1007, the data (measurement data) obtained in the mass spectrometry of step S1005 is analyzed, and the amino acid sequence of the molecule to be analyzed is determined. The data analysis in step S1007 is preferably performed by a processor such as a CPU included in the above-mentioned information processing device, but is not particularly limited, and can be performed by any processing device or manual calculation.

測定データから、検出した分子のm/z(質量電荷比に対応)と検出された際の信号の振幅(強度)とを対応させたマススペクトルに対応するデータ(以下、マススペクトルデータと呼ぶ)が作成される。本実施形態で得られたマススペクトルでは、インソース分解により生成された様々なフラグメントイオンに対応するピークが含まれ得る。 From the measurement data, data corresponding to the mass spectrum in which the m / z (corresponding to the mass-to-charge ratio) of the detected molecule and the amplitude (intensity) of the signal when detected are associated (hereinafter referred to as mass spectrum data). Is created. The mass spectrum obtained in this embodiment may contain peaks corresponding to various fragment ions generated by insource decomposition.

ステップS1005におけるレーザー照射において、ペプチド主鎖および/または側鎖が切断されることを利用して、これらのピークの同定が行われる。例えば、図2の例で、aイオン、aイオンおよびaイオンが検出されるとする。この場合、aイオンとaイオンとの質量差は、水素原子2個、炭素原子2個、酸素原子1個および側鎖Rに対応する。aイオンとaイオンとの質量差は、水素原子2個、炭素原子2個、酸素原子1個および側鎖Rに対応する。側鎖の種類は約20種類の代表的なアミノ酸に基づくため有限である。a系列イオンおよびx系列イオンの少なくともいずれか一方を検出した場合、このような規則性を利用して、マススペクトルのピークのパターンに対して最適なフラグメントイオンのイオン種の割り当てをすることにより、当該フラグメントイオンの生成元となるタンパク質またはペプチドのアミノ酸配列を決定することができる。この観点から、また、想定されるd系列イオンのm/zから、ロイシンとイソロイシンの区別も可能である。例えば、a系列イオンとd系列イオンとを検出した場合、ロイシンとイソロイシンの区別が可能な、アミノ酸配列の決定を行うことができる。これらのアミノ酸配列の決定のアルゴリズムは特に限定されず、公知のソフトウェア等を用いることができる。 In the laser irradiation in step S1005, the peptide main chain and / or side chain are cleaved to identify these peaks. For example, in the example of FIG. 2, and a 1 ions, it is a 2 ions and a 3 ions are detected. In this case, the mass difference between a 1 ion and a 2 ions, two hydrogen atoms, two carbon atoms, corresponding to one oxygen atoms and side chain R 2. mass difference between a 2 ion and a 3 ions, two hydrogen atoms, two carbon atoms, corresponding to an oxygen atom one and side chain R 3. The types of side chains are finite because they are based on about 20 typical amino acids. When at least one of a-series ions and x-series ions is detected, such regularity is used to assign the optimum fragment ion ion species to the peak pattern of the mass spectrum. The amino acid sequence of the protein or peptide from which the fragment ion is produced can be determined. From this point of view, it is also possible to distinguish between leucine and isoleucine from the assumed d-series ion m / z. For example, when a-series ions and d-series ions are detected, it is possible to determine the amino acid sequence capable of distinguishing between leucine and isoleucine. The algorithm for determining these amino acid sequences is not particularly limited, and known software or the like can be used.

(質量分析用キット)
本実施形態に係る分析方法に好適に用いられる質量分析用キットが提供される。質量分析用キットが提供されることにより、より簡便に、上述の分析に必要なマトリックス試薬等の物品を調達することができる。
(Mass spectrometry kit)
A mass spectrometric kit that is suitably used for the analysis method according to the present embodiment is provided. By providing the mass spectrometry kit, it is possible to more easily procure articles such as matrix reagents necessary for the above-mentioned analysis.

図4は、本実施形態に係る質量分析用キットを示す概念図である。質量分析用キット1は、ペプチド主鎖のC−Cα結合および/または側鎖を切断するための特異的切断試薬としてのマトリックス試薬10と、マトリックス試薬10が格納された容器(以下、試薬容器11と呼ぶ)とを備える。マトリックス試薬10は、3,5−ジヒドロキシ−2−ニトロ安息香酸および3,5−ジヒドロキシ−4−ニトロ安息香酸の少なくとも一つを含む。マトリックス試薬10は、インソース分解を引き起こすISDマトリックスとして用いられる。
なお、質量分析用キット1は、マトリックスの添加剤またはマトリックス試薬10に加える上述の溶媒等の、質量分析で用いられるその他の物品を含んでもよい。また、試薬容器11の形状は、マトリックス試薬10を保存可能であれば特に限定されない。
FIG. 4 is a conceptual diagram showing a mass spectrometry kit according to the present embodiment. The mass spectrometry kit 1 includes a matrix reagent 10 as a specific cleavage reagent for cleaving the C-Cα bond and / or side chain of the peptide main chain, and a container containing the matrix reagent 10 (hereinafter, reagent container 11). (Called). The matrix reagent 10 contains at least one of 3,5-dihydroxy-2-nitrobenzoic acid and 3,5-dihydroxy-4-nitrobenzoic acid. Matrix reagent 10 is used as an ISD matrix that causes insource degradation.
The mass spectrometric kit 1 may include other articles used in mass spectrometric analysis, such as the above-mentioned solvent added to the matrix additive or the matrix reagent 10. The shape of the reagent container 11 is not particularly limited as long as the matrix reagent 10 can be stored.

(態様)
上述した複数の例示的な実施形態またはその変形は、以下の態様の具体例であることが当業者により理解される。
(Aspect)
It will be understood by those skilled in the art that the plurality of exemplary embodiments or variations thereof described above are specific examples of the following embodiments.

(第1項)一態様に係る切断方法は、ペプチド主鎖のCα−C結合および/または側鎖を特異的に切断する切断方法であって、複数のアミノ酸が互いにペプチド結合されたペプチド主鎖を有する分子を含む試料を用意することと、3,5−ジヒドロキシ−2−ニトロ安息香酸および3,5−ジヒドロキシ−4−ニトロ安息香酸の少なくとも一つの存在下で、前記試料にレーザーの照射を行うこととを備える。これにより、ペプチド主鎖のCα−C結合および/または側鎖を切断し、生成物を感度高く検出することができる。 (Item 1) The cleavage method according to one embodiment is a cleavage method for specifically cleaving a Cα-C bond and / or a side chain of a peptide main chain, in which a plurality of amino acids are peptide-bonded to each other. The sample is irradiated with a laser in the presence of at least one of 3,5-dihydroxy-2-nitrobenzoic acid and 3,5-dihydroxy-4-nitrobenzoic acid. Be prepared to do. This allows the Cα-C bond and / or side chain of the peptide backbone to be cleaved and the product to be detected with high sensitivity.

(第2項)一態様に係る分析方法では、第1項の態様に係る切断方法により前記分子を切断することと、前記照射により前記ペプチド主鎖のCα−C結合および/または側鎖が切断されることに基づいて前記ペプチド主鎖のアミノ酸配列を決定することとを含む。これにより、より正確にアミノ酸配列を決定することができる。 (Item 2) In the analysis method according to one aspect, the molecule is cleaved by the cleaving method according to the first aspect, and the Cα-C bond and / or side chain of the peptide main chain is cleaved by the irradiation. It includes determining the amino acid sequence of the peptide backbone based on the above. This makes it possible to determine the amino acid sequence more accurately.

(第3項)他の一態様に係る分析方法では、第2項の態様に係る分析方法において、マトリックス支援レーザー脱離イオン化質量分析を行うことを備えてもよく、前記マトリックス支援レーザー脱離イオン化質量分析では、3,5−ジヒドロキシ−2−ニトロ安息香酸および3,5−ジヒドロキシ−4−ニトロ安息香酸の少なくとも一つを含むマトリックスと前記試料とを含む質量分析用試料に前記照射が行われてもよい。これにより、1価イオンを生成しやすいMALDIにより測定データが解析しやすくなるため、さらに正確にアミノ酸配列を決定することができる。 (Section 3) In the analysis method according to the other aspect, the analysis method according to the second aspect may include performing matrix-assisted laser desorption / ionization mass spectrometry, and the matrix-assisted laser desorption / ionization. In mass spectrometry, the mass spectrometric sample containing the sample and a matrix containing at least one of 3,5-dihydroxy-2-nitrobenzoic acid and 3,5-dihydroxy-4-nitrobenzoic acid is irradiated. You may. As a result, the measurement data can be easily analyzed by MALDI, which easily generates monovalent ions, so that the amino acid sequence can be determined more accurately.

(第4項)他の一態様に係る分析方法は、第3項の態様に係る分析方法において、前記マトリックス支援レーザー脱離イオン化質量分析では、前記照射により得られたa系列イオンおよびx系列イオンの少なくとも一つを検出してもよい。これにより、これらのイオンの規則性に基づいて、正確にアミノ酸配列を決定することができる。 (Item 4) The analysis method according to the other aspect is the analysis method according to the third aspect, and in the matrix-assisted laser desorption / ionization mass spectrometry, the a-series ions and x-series ions obtained by the irradiation. At least one of may be detected. Thereby, the amino acid sequence can be accurately determined based on the regularity of these ions.

(第5項)他の一態様に係る分析方法は、第3項の態様に係る分析方法において、前記マトリックス支援レーザー脱離イオン化質量分析では、前記照射により得られたa系列イオンおよびd系列イオンを検出してもよい。これにより、これらのロイシンとイソロイシンの区別をしつつ、正確にアミノ酸配列を決定することができる。 (Clause 5) The analysis method according to the other aspect is the analysis method according to the third aspect, and in the matrix-assisted laser desorption / ionization mass spectrometry, the a-series ions and d-series ions obtained by the irradiation. May be detected. This makes it possible to accurately determine the amino acid sequence while distinguishing between these leucines and isoleucines.

(第6項)一態様に係る特異的切断試薬は、ペプチド主鎖のCα−C結合および/または側鎖を切断するための特異的切断試薬であって、3,5−ジヒドロキシ−2−ニトロ安息香酸および3,5−ジヒドロキシ−4−ニトロ安息香酸の少なくとも一つを含む。これにより、ペプチド主鎖のCα−C結合および/または側鎖を切断し、生成物を感度高く検出することができる。 (Section 6) The specific cleavage reagent according to one embodiment is a specific cleavage reagent for cleaving the Cα-C bond and / or side chain of the peptide main chain, and is 3,5-dihydroxy-2-nitro. It contains at least one of benzoic acid and 3,5-dihydroxy-4-nitrobenzoic acid. This allows the Cα-C bond and / or side chain of the peptide backbone to be cleaved and the product to be detected with high sensitivity.

本発明は上記実施形態の内容に限定されるものではない。本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の態様も本発明の範囲内に含まれる。 The present invention is not limited to the contents of the above embodiments. Other aspects conceivable within the scope of the technical idea of the present invention are also included within the scope of the present invention.

以下に、実施例を示すが、本発明は下記の実施例における分析条件等に限定されるものではない。 Examples are shown below, but the present invention is not limited to the analysis conditions and the like in the following examples.

<方法>
1. 試料溶液として、N-アセチル−レニン基質(N-acetyl-renin substrate)、アンジオテンシンI(angiotensin I)、アミロイドβ(amyloid β)(1-16)、副腎皮質刺激ホルモン(ACTH)(18-39)、およびアミロイドβ (1-40)を含む20 pmol/μL 50 % ACN 0.1 % TFA 水溶液を作製した。上記カッコ内の数字は、アミノ酸配列上のN末からのアミノ酸の配列番号を示す。
2. マトリックス溶液として、35H2NBA(広島大学合成)、35H4NBA(広島大学合成)、3H4NBA(広島大学合成、特許文献2参照)の、10 mg/mL 50 % ACN 0.1 % TFA 水溶液を作製した。このとき3H4NBAは飽和溶液を使用した。
3. MALDIプレート上に、試料溶液0.5 μLを滴下後、すぐにマトリックス溶液0.5 μLを滴下した(オン−ターゲット・ミックス法)。その後、自然乾燥させ、試料/マトリックス混合結晶を作製した。
4. MALDIプレートを、レーザーイオン化飛行時間型質量分析装置AXIMA Performance(Shimadzu/Kratos製)に挿入し、真空引き後、MALDIプレート上の各結晶に対し、MALDI-ISD分析を行った。このISD分析は、リニアモード、正イオンモードで行った。
<Method>
1. As a sample solution, N-acetyl-renin substrate, angiotensin I, amyloid β (1-16), adrenocorticotropic hormone (ACTH) (18- A 20 pmol / μL 50% ACN 0.1% TFA aqueous solution containing 39) and amyloid β (1-40) was prepared. The numbers in parentheses indicate the sequence numbers of the amino acids from the N-terminal on the amino acid sequence.
2. As a matrix solution, a 10 mg / mL 50% ACN 0.1% TFA aqueous solution of 35H2NBA (Hiroshima University synthesis), 35H4NBA (Hiroshima University synthesis), and 3H4NBA (Hiroshima University synthesis, see Patent Document 2) was prepared. At this time, a saturated solution was used for 3H4NBA.
3. 0.5 μL of the sample solution was added dropwise onto the MALDI plate, and then 0.5 μL of the matrix solution was immediately added dropwise (on-target mix method). Then, it was air-dried to prepare a sample / matrix mixed crystal.
4. The MALDI plate was inserted into the laser ionized time-of-flight mass analyzer AXIMA Performance (manufactured by Shimadzu / Kratos), evacuated, and then MALDI-ISD analysis was performed on each crystal on the MALDI plate. This ISD analysis was performed in linear mode and positive ion mode.

<結果>
図5は、上述の実施形態におけるCα−C結合および側鎖を特異的に切断するISDマトリックス(35H2NBA(上段)および35H4NBA(中段))と、従来のCα−C結合および側鎖を特異的に切断するISDマトリックス3H4NBA(下段)を用いた、N-アセチル-レニン基質 (MW 1801.1) のISDスペクトルである。図5の右側に、a系列イオンのうちa10-イオンのピ−クの拡大図と、その分解能およびS/N比(シグナル/ノイズ比)を示す。分解能は、ピーク強度に対応するm/zをピークの半値幅で割ることにより得た。S/N比は、ピーク強度をベースラインノイズで割って得た。ISDスペクトルは、インソース分解により生成されたフラグメントイオンの検出により得られるマススペクトルである。ISDスペクトルの横軸は検出したイオンのm/zであり、縦軸は検出したイオンの相対強度(%Int.)を示し、以下の各ISDスペクトルでも同様である。
<Result>
FIG. 5 shows the ISD matrix (35H2NBA (upper) and 35H4NBA (middle)) that specifically cleaves the Cα-C bond and side chain in the above-described embodiment, and the conventional Cα-C bond and side chain specifically. It is the ISD spectrum of the N-acetyl-renin substrate (MW 1801.1) using the ISD matrix 3H4NBA (bottom) to be cleaved. On the right side of FIG. 5, an enlarged view of the peak of a10-ion among a-series ions, its resolution and S / N ratio (signal / noise ratio) are shown. The resolution was obtained by dividing m / z corresponding to the peak intensity by the half width of the peak. The signal-to-noise ratio was obtained by dividing the peak intensity by the baseline noise. The ISD spectrum is a mass spectrum obtained by detecting fragment ions generated by insource decomposition. The horizontal axis of the ISD spectrum is the m / z of the detected ions, and the vertical axis shows the relative intensity (% Int.) Of the detected ions, which is the same for each of the following ISD spectra.

図6は、上述の実施形態におけるCα−C結合および側鎖を特異的に切断するISDマトリックス(35H2NBA(上段)および35H4NBA(中段))と、従来のCα−C結合および側鎖を特異的に切断するISDマトリックス3H4NBA(下段)を用いた、アンジオテンシンI (MW 1296.5) のISDスペクトルである。図6の右側に、a系列イオンのうち、a6-イオンのピ−クの拡大図と、その分解能およびS/N比を示す。 FIG. 6 shows the ISD matrix (35H2NBA (upper) and 35H4NBA (middle)) that specifically cleaves the Cα-C bond and side chain in the above-described embodiment, and the conventional Cα-C bond and side chain specifically. It is an ISD spectrum of angiotensin I (MW 1296.5) using the ISD matrix 3H4NBA (bottom) to be cleaved. On the right side of FIG. 6, an enlarged view of the peak of a6-ion among a-series ions, its resolution and S / N ratio are shown.

図7は、上述の実施形態におけるCα−C結合および側鎖を特異的に切断するISDマトリックス(35H2NBA(上段)および35H4NBA(中段))と、従来のCα−C結合および側鎖を特異的に切断するISDマトリックス3H4NBA(下段)を用いた、アミロイドβ(1-16)(MW 1955.1) のISDスペクトルである。図7の右側に、a10-イオンのピ−クの拡大図と、その分解能およびS/N比を示す。 FIG. 7 shows the ISD matrix (35H2NBA (upper) and 35H4NBA (middle)) that specifically cleaves the Cα-C bond and side chain in the above-described embodiment, and the conventional Cα-C bond and side chain specifically. It is an ISD spectrum of amyloid β (1-16) (MW 1955.1) using the ISD matrix 3H4NBA (lower) to be cleaved. On the right side of FIG. 7, an enlarged view of the peak of a10-ion, its resolution and S / N ratio are shown.

図8は、上述の実施形態におけるCα−C結合および側鎖を特異的に切断するISDマトリックス(35H2NBA)を用いた、ACTH 18-39 (MW 2465.7) のISDスペクトルである。右側にa系列イオンのうち、a11-イオンのピ−クの拡大図と、その分解能およびS/N比を示す。 FIG. 8 is an ISD spectrum of ACTH 18-39 (MW 2465.7) using an ISD matrix (35H2NBA) that specifically cleaves Cα-C bonds and side chains in the above embodiments. The right side shows an enlarged view of the peak of a11-ion among the a-series ions, and its resolution and S / N ratio.

図9は、上述の実施形態におけるCα−C結合および側鎖を特異的に切断するISDマトリックス(35H2NBA)を用いた、アミロイドβ 1-40 (MW 4329.8) のISDスペクトルである。 FIG. 9 is an ISD spectrum of amyloid β 1-40 (MW 4329.8) using the ISD matrix (35H2NBA) that specifically cleaves the Cα-C bond and side chains in the embodiment described above.

35H2NBAおよび35H4NBAをマトリックスとして用いた場合、m/z 2000以下で検出されるタンパク質またはペプチドのISD分析で、いずれも、Cα−C結合および側鎖を特異的に切断することにより生じるa系列イオンおよびd系列イオンを生じた(図5〜7)。このとき、35H2NBAおよび35H4NBA によるISDフラグメントの分解能とS/Nは、従来のマトリックスである3H4NBAと比べ、同程度かそれ以上だった(図5〜7)。特に、35H2NBAおよび35H4NBA によるISDフラグメントの分解能は、従来のマトリックスである3H4NBAと比べ、高かった(図5〜7)。 When 35H2NBA and 35H4NBA were used as the matrix, ISD analysis of proteins or peptides detected below m / z 2000, both a-series ions and a-series ions resulting from specific cleavage of Cα-C bonds and side chains. D-series ions were generated (Figs. 5-7). At this time, the resolution and S / N of the ISD fragments by 35H2NBA and 35H4NBA were similar to or higher than those of the conventional matrix 3H4NBA (Figs. 5 to 7). In particular, the resolution of ISD fragments by 35H2NBA and 35H4NBA was higher than that of the conventional matrix 3H4NBA (Figs. 5 to 7).

m/z 2400以上で検出されるACTH 18-39のISDでは、35H2NBAをマトリックスとして用いた場合に比較的高い分解能とS/NでISDフラグメントが得られた(図8)。35H2NBAをマトリックスとして用いた場合は、m/z 4330で検出されるアミロイドβ 1-40に対しても、比較的高感度にISDフラグメントが得られた(図9)。 In the ISD of ACTH 18-39 detected at m / z 2400 and above, ISD fragments were obtained with relatively high resolution and S / N when 35H2NBA was used as a matrix (Fig. 8). When 35H2NBA was used as a matrix, ISD fragments were obtained with relatively high sensitivity even for amyloid β 1-40 detected at m / z 4330 (Fig. 9).

以上の結果から、35H2NBAおよび35H4NBAが、Cα−C結合および側鎖を特異的に切断する新規ISDマトリックスとして有効であることが確認された。特に、m/z 2000以下で検出されるタンパク質またはペプチドに対しては、いずれの化合物も高い分解能とS/Nが示され、高感度・高精度のISDマトリックスとして有効であることが確かめられた。特に、35H2NBAは、m/z 2400以上で検出されるタンパク質またはペプチドに対しても、高感度・高精度のISDフラグメントが得られることが確認された。 From the above results, it was confirmed that 35H2NBA and 35H4NBA are effective as a novel ISD matrix that specifically cleaves the Cα-C bond and side chain. In particular, for proteins or peptides detected at m / z 2000 or less, all compounds showed high resolution and S / N, and it was confirmed that they are effective as a highly sensitive and highly accurate ISD matrix. .. In particular, it was confirmed that 35H2NBA can obtain highly sensitive and highly accurate ISD fragments even for proteins or peptides detected at m / z 2400 or higher.

1…質量分析用キット、10…マトリックス試薬、11…試薬容器。 1 ... Mass spectrometry kit, 10 ... Matrix reagent, 11 ... Reagent container.

Claims (6)

ペプチド主鎖のCα−C結合および/または側鎖を特異的に切断する切断方法であって、
複数のアミノ酸が互いにペプチド結合されたペプチド主鎖を有する分子を含む試料を用意することと、
下記構造式(1)で示される3,5−ジヒドロキシ−2−ニトロ安息香酸、および、下記構造式(2)で示される3,5−ジヒドロキシ−4−ニトロ安息香酸の少なくとも一つの存在下で、前記試料にレーザーの照射を行うこととを備える、切断方法。
Figure 2021050915
A cleavage method that specifically cleaves the Cα-C bond and / or side chain of the peptide backbone.
To prepare a sample containing a molecule having a peptide main chain in which multiple amino acids are peptide-bonded to each other.
In the presence of at least one of 3,5-dihydroxy-2-nitrobenzoic acid represented by the following structural formula (1) and 3,5-dihydroxy-4-nitrobenzoic acid represented by the following structural formula (2). , A cutting method comprising irradiating the sample with a laser.
Figure 2021050915
請求項1に記載の切断方法により前記分子を切断することと、
前記照射により前記ペプチド主鎖のCα−C結合および/または側鎖が切断されることに基づいて前記ペプチド主鎖のアミノ酸配列を決定することとを備える、分析方法。
To cleave the molecule by the cleaving method according to claim 1,
An analytical method comprising determining the amino acid sequence of the peptide backbone based on the cleavage of the Cα-C bond and / or side chain of the peptide backbone by the irradiation.
請求項2に記載の分析方法において、
マトリックス支援レーザー脱離イオン化質量分析を行うことを備え、
前記マトリックス支援レーザー脱離イオン化質量分析では、3,5−ジヒドロキシ−2−ニトロ安息香酸および3,5−ジヒドロキシ−4−ニトロ安息香酸の少なくとも一つを含むマトリックスと前記試料とを含む質量分析用試料に前記照射が行われる、分析方法。
In the analysis method according to claim 2,
With matrix-assisted laser desorption / ionization mass spectrometry
In the matrix-assisted laser desorption / ionization mass spectrometry, for mass spectrometry including a matrix containing at least one of 3,5-dihydroxy-2-nitrobenzoic acid and 3,5-dihydroxy-4-nitrobenzoic acid and the sample. An analytical method in which the sample is irradiated.
請求項3に記載の分析方法において、
前記マトリックス支援レーザー脱離イオン化質量分析では、前記照射により得られたa系列イオンおよびx系列イオンの少なくとも一つを検出する、分析方法。
In the analysis method according to claim 3,
In the matrix-assisted laser desorption / ionization mass spectrometry, an analysis method for detecting at least one of a-series ions and x-series ions obtained by the irradiation.
請求項3に記載の分析方法において、
前記マトリックス支援レーザー脱離イオン化質量分析では、前記照射により得られたa系列イオンおよびd系列イオンを検出する、分析方法。
In the analysis method according to claim 3,
In the matrix-assisted laser desorption / ionization mass spectrometry, an analysis method for detecting a-series ions and d-series ions obtained by the irradiation.
ペプチド主鎖のC−Cα結合および/または側鎖を切断するための特異的切断試薬であって、
下記構造式(1)で示される3,5−ジヒドロキシ−2−ニトロ安息香酸、および、下記構造式(2)で示される3,5−ジヒドロキシ−4−ニトロ安息香酸の少なくとも一つを含む、特異的切断試薬。
Figure 2021050915
A specific cleavage reagent for cleaving the C-Cα bond and / or side chain of the peptide backbone.
It contains at least one of 3,5-dihydroxy-2-nitrobenzoic acid represented by the following structural formula (1) and 3,5-dihydroxy-4-nitrobenzoic acid represented by the following structural formula (2). Specific cleavage reagent.
Figure 2021050915
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