JP6499580B2 - Method for releasing and labeling modifying group, method for analyzing modifying group, and method for labeling free sugar chain - Google Patents

Method for releasing and labeling modifying group, method for analyzing modifying group, and method for labeling free sugar chain Download PDF

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Description

本発明は、修飾基を遊離し、標識するための方法及びキット、修飾基の解析方法及びキット、並びに遊離糖鎖の標識方法に関する。   The present invention relates to a method and kit for releasing and labeling a modifying group, a method and kit for analyzing a modifying group, and a method for labeling a free sugar chain.

生体内において、セリン及びスレオニンは、リン酸化、硫酸化、糖鎖修飾(O−GalNAc型、O−GlcNAc型、O−Fuc型、O−Man型、O−Xyl型、O−Gal型、O−Glc型)等の多様な翻訳後修飾を受けるアミノ酸残基であり、これらの翻訳後修飾は、シグナル伝達や分化制御等の様々な生命の高次機能調節において重要な役割を担っている。   In vivo, serine and threonine are phosphorylated, sulfated, sugar chain modified (O-GalNAc type, O-GlcNAc type, O-Fuc type, O-Man type, O-Xyl type, O-Gal type, O -Glc type) and other post-translational modifications, and these post-translational modifications play an important role in the regulation of higher-order functions of various life such as signal transduction and differentiation control.

このような翻訳後修飾を医療の分野に利用しようとする動きがある。例えば、特定のタンパク質のリン酸化を担うキナーゼを阻害する薬剤が既に医薬品として上市されており、また、O−結合型糖鎖の定性、定量的な変動をみることで、種々の疾患の診断が可能であることがわかっている。   There is a movement to use such post-translational modifications in the medical field. For example, drugs that inhibit kinases responsible for phosphorylation of specific proteins have already been marketed as pharmaceuticals, and various diseases can be diagnosed by examining the qualitative and quantitative fluctuations of O-linked sugar chains. I know it is possible.

セリン及びスレオニンの翻訳後修飾のうち、O−リン酸化、O−硫酸化、及びO−GlcNAc化は、それぞれリン酸基、硫酸基、及びO−GlcNAc基が単独で結合するものであるが、一方で、O−GalNAc化、O−Fuc化、O−Man化、O−Xyl化等のO−結合型糖鎖修飾は、一般に、糖鎖がさらに伸長して多様な構造をとる。   Among the post-translational modifications of serine and threonine, O-phosphorylation, O-sulfation, and O-GlcNAcation are those in which a phosphate group, a sulfate group, and an O-GlcNAc group are combined independently, On the other hand, generally O-linked sugar chain modifications such as O-GalNAcation, O-Fucation, O-Manylation, and O-Xylation have sugar chains further extended to have various structures.

リン酸化されたセリン及びスレオニンのリン酸化結合部位の解析手法の一法として、β脱離・マイケル付加法(BEMA法)が知られている。この方法は、塩基性条件下に、リン酸基がβ脱離し、不飽和カルボニルが生成され、これがマイケル反応受容体となることを応用したものである(特許文献1及び2、非特許文献1)。BEMA法の応用についてもいくつか報告されており、例えば、ジチオトレイトールのようなチオール基を有する化合物をマイケル供与体として作用させることで、リン酸化部位を標識し、ペプチドの精製やオンビーズ、オンチップ上の蛍光標識などに用いられている(特許文献3)。   As one method for analyzing phosphorylated binding sites of phosphorylated serine and threonine, a β elimination / Michael addition method (BEMA method) is known. This method applies that the phosphate group is β-eliminated under basic conditions to produce an unsaturated carbonyl, which becomes a Michael reaction acceptor (Patent Documents 1 and 2, Non-Patent Document 1). ). Several applications of the BEMA method have been reported. For example, a compound having a thiol group, such as dithiothreitol, acts as a Michael donor to label the phosphorylation site, purify peptides, turn on beads, Used for fluorescent labeling on a chip (Patent Document 3).

BEMA法は、タンパク質のリン酸化に関わる研究に貢献し、広く使われる手法となっているが、O−GlcNAc化を含めた、セリン及びスレオニンの他の翻訳後修飾もまた、BEMA法で遊離されるため、本法ではセリン及びスレオニンにおいてどのような種類の翻訳後修飾があったのかを区分することができない。また、BEMA法におけるマイケル供与体としては、チオール基を有する化合物が一般的であり、他のマイケル供与体の応用例はほとんど報告されていなかった。   Although the BEMA method contributes to research related to protein phosphorylation and has become a widely used method, other post-translational modifications including serine and threonine, including O-GlcNAcation, are also released by the BEMA method. Therefore, in this method, it is impossible to distinguish what kind of post-translational modification was present in serine and threonine. Further, as the Michael donor in the BEMA method, a compound having a thiol group is generally used, and there have been almost no reports of application examples of other Michael donors.

セリン及びスレオニンの糖鎖部分の多様な構造(O−GalNAc型、O−GlcNAc型、O−Fuc型、O−Man型、O−Xyl型、O−Gal型、O−Glc型)を解析する場合、タンパク質から多様な構造を有する糖鎖を効率的に切り出す有効な酵素が発見されていないため、強アルカリ下(pH約11.5〜12.5)のβ脱離反応による化学的手法が広く用いられてきた。この場合、糖タンパク質及び糖ペプチドより遊離した糖鎖についても、糖鎖の還元末端側から順次β脱離を受けて分解(ピーリング反応)を起こし得るため、高濃度の還元剤を加えて、β脱離反応と同時に還元末端を糖アルコールに還元する方法が開発された。この方法は1968年にCarlsonによって報告されたものであり、昨今でも、O−GalNAc型糖鎖を遊離するための標準的な方法となっている(非特許文献2)。しかし、この方法には、(1)還元剤存在下のβ脱離はペプチド部分の分解を引き起こすため、タンパク質部分の解析を行うことが困難である、(2)還元により糖鎖の還元末端が失われるため、糖鎖の分離や高感度分析のための誘導体化が困難になる、という2つの欠点があった。   Analyzes various structures of the sugar chain of serine and threonine (O-GalNAc type, O-GlcNAc type, O-Fuc type, O-Man type, O-Xyl type, O-Gal type, O-Glc type) In this case, since an effective enzyme that efficiently cleaves sugar chains having various structures from proteins has not been discovered, a chemical method based on a β-elimination reaction under a strong alkali (pH of about 11.5 to 12.5) Widely used. In this case, since sugar chains released from glycoproteins and glycopeptides can also undergo degradation (peeling reaction) by sequentially receiving β elimination from the reducing end side of the sugar chain, adding a high concentration of reducing agent, A method has been developed to reduce the reducing end to sugar alcohol simultaneously with the elimination reaction. This method was reported by Carlson in 1968 and is still a standard method for releasing O-GalNAc type sugar chains (Non-patent Document 2). However, in this method, (1) β-elimination in the presence of a reducing agent causes degradation of the peptide portion, making it difficult to analyze the protein portion. (2) The reducing end of the sugar chain is reduced by reduction. Since it is lost, it has two disadvantages that it is difficult to separate sugar chains and to make derivatization for high sensitivity analysis.

これらの問題を克服するために、セリン及びスレオニンの翻訳後修飾をβ脱離反応で遊離する際にピラゾロン試薬をはじめとする標識剤を共存させる方法(BEP法)が、本発明者らや、他の研究グループにより報告された(特許文献4及び5、非特許文献3−5)。このBEP法によれば、遊離した糖鎖が速やかに標識剤(ピラゾロン誘導体)と反応し、遊離した糖鎖やペプチド部分の分解をほぼ完全に回避することができる。   In order to overcome these problems, a method of coexisting a labeling agent such as a pyrazolone reagent (BEP method) when releasing post-translational modification of serine and threonine by β-elimination reaction, the present inventors, Reported by other research groups (Patent Documents 4 and 5, Non-Patent Documents 3-5). According to this BEP method, the released sugar chain can quickly react with the labeling agent (pyrazolone derivative), and the decomposition of the released sugar chain or peptide portion can be almost completely avoided.

一方、Reinholdらは、有機アミンを用いるCarlson法の変法(マイクロ波照射、pH条件:pH約12.5(追試)、反応温度:70℃)により、β脱離反応の反応時間を短縮できることを示した(非特許文献6)。   On the other hand, Reinhold et al. Can shorten the reaction time of β elimination reaction by a modified method of Carlson method using organic amine (microwave irradiation, pH condition: pH about 12.5 (additional test), reaction temperature: 70 ° C.). (Non-Patent Document 6).

特表2007−515625号公報Special table 2007-515625 gazette 米国特許第7803751号明細書US Pat. No. 7,803,751 特開2009−19002号公報JP 2009-19002 A 国際公開第2012/111775号International Publication No. 2012/111775 国際公開第2011/038874号International Publication No. 2011/038874

“Enrichment analysis of phosphorylated proteins as a tool for probing the phosphoproteome”,Nature Biotechnology(2001),19(4),379−382.“Enrichment analysis of phosphoproteins as a tool for probing the phosphoprotein”, Nature Biotechnology (2001), 19 (4), 379-382. Don M. Carlson and Charles Blackwell,“Structures and Immunochemical Properties of Oligosaccharides Isolated from Pig Submaxillary Mucins”,J.Biol.Chem.1968,243:616−626.Don M. Carlson and Charles Blackwell, “Structures and Immunochemical Properties of Oligosaccharides Isolated from Pig Pigmentary Mucins”, J. Am. Biol. Chem. 1968, 243: 616-626. Jun−ichi Furukawa et al,“A Versatile Method for Analysis of Serine/Threonine Posttranslational Modifications by β−Elimination in the Presence of Pyrazolone Analogues”,Anal.Chem.2011,83:9060−9067.Jun-ichi Furukawa et al., “A Versatile Method for Analysis of Serine / Threone Posttranslational Modulation by β-Elimination in the Presence of the Presence. Chem. 2011, 83: 9060-9067. Zauner G et al,“Mass spectrometric O−glycan analysis after combined O−glycan release by beta−elimination and 1−phenyl−3−methyl−5−pyrazolone labeling”,Biochim Biophys Acta.2012,1820,1420−1428.Zauner G et al, “Mass spectrometric O-glycan analysis after combined O-glycan release by beta-elimination and 1-phenyl-3-methyl-5-pyrazoleone. 2012, 1820, 1420-1428. Wang C et al,”One−pot nonreductive O−glycan release and labeling with 1−phenyl−3−methyl−5−pyrazolone followed by ESI−MS analysis.”,Proteomics.2011,11,4229−4242.Wang C et al, “One-pot nonreductive O-glycan release and labeling with 1-phenyl-3-methyl-5-pyrazolone followed by ESI-MS analysis.”, Prote. 2011, 11, 4229-4242. Stephanie Maniatis et al,“Rapid De−O−Glycosylation Concomitant with Peptide Labeling Using Microwave Radiation and an Alkyl Amine Base”,Anal.Chem.2010,82:2421−2425.Stephanie Maniatis et al, “Rapid De-O-Glycosylation Concomitant with Peptide Labeling Using Microwave Radiation and an Alkyl Amine Base”. Chem. 2010, 82: 2421-2425.

しかしながら、Carlson法やBEP法を含めて、β脱離反応に基づく翻訳後修飾基の遊離には長い反応時間(10〜24時間)を要しており、翻訳後修飾基の大規模解析を制限する一つの要因となっていた。また、BEP法におけるマイクロ波照射についてはこれまで報告がなされていない。   However, it requires a long reaction time (10 to 24 hours) to release post-translational modification groups based on β-elimination reactions, including the Carlson method and BEP method, limiting large-scale analysis of post-translational modification groups. It was one factor to do. In addition, no microwave irradiation in the BEP method has been reported so far.

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、効率良くかつ短時間に、修飾基を遊離し、標識することのできる方法及びキットを提供することを目的とする。また本発明は、前記方法を用いた修飾基の解析方法及びキットを提供することを目的とする。また本発明は、効率良くかつ短時間に、遊離糖鎖を標識することのできる方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a method and a kit capable of releasing and labeling a modifying group efficiently and in a short time. It is another object of the present invention to provide a method and kit for analyzing a modifying group using the above method. Another object of the present invention is to provide a method capable of labeling a free sugar chain efficiently and in a short time.

上記目的を達成するため、本発明の第1の観点に係る試料中の修飾された糖タンパク質のセリン残基及びスレオニン残基のうち少なくとも1つから修飾基を遊離し、標識するための方法は、
修飾された糖タンパク質と、ピラゾロン誘導体、イソキサゾロン誘導体、ヒダントイン誘導体、ローダニン誘導体、及びマレイミド誘導体のうち少なくとも1つである標識剤と、を含むpH6.0〜pH10.0の溶液にマイクロ波を照射する工程を含む。
In order to achieve the above object, a method for releasing and labeling a modifying group from at least one of a serine residue and a threonine residue of a modified glycoprotein in a sample according to the first aspect of the present invention is as follows. ,
Irradiating microwaves to a solution having a pH of 6.0 to 10.0 containing the modified glycoprotein and a labeling agent that is at least one of a pyrazolone derivative, an isoxazolone derivative, a hydantoin derivative, a rhodanine derivative, and a maleimide derivative. Process.

前記溶液のpHは、pH7.5〜pH9.0であってもよい。   The pH of the solution may be pH 7.5 to pH 9.0.

修飾基が遊離されたセリン残基及びスレオニン残基のうち少なくとも1つが標識されてもよい。   At least one of the serine residue and the threonine residue from which the modifying group is released may be labeled.

前記標識剤は、ピラゾロン誘導体であってもよい。   The labeling agent may be a pyrazolone derivative.

標識剤とともにチオール化合物を用いてもよい。   A thiol compound may be used together with the labeling agent.

前記修飾基は、翻訳後修飾基であってもよい。   The modifying group may be a post-translational modifying group.

前記翻訳後修飾基は、O−結合型糖鎖であってもよい。   The post-translational modification group may be an O-linked sugar chain.

本発明の第2の観点に係る修飾基の解析方法は、本発明の第1の観点に係る方法により試料中の修飾された糖タンパク質のセリン残基及びスレオニン残基のうち少なくとも1つから遊離され、標識された修飾基を分析する、
ことを特徴とする。
The method for analyzing a modifying group according to the second aspect of the present invention is free from at least one of a serine residue and a threonine residue of a glycoprotein modified in a sample by the method according to the first aspect of the present invention. Analyzing the labeled modifying group,
It is characterized by that.

本発明の第3の観点に係る、本発明の第1の観点に係る方法のためのキットは、ピラゾロン誘導体、イソキサゾロン誘導体、ヒダントイン誘導体、ローダニン誘導体、及びマレイミド誘導体のうち少なくとも1つである標識剤を含む溶液を備える。   The kit for the method according to the first aspect of the present invention according to the third aspect of the present invention is a labeling agent that is at least one of a pyrazolone derivative, an isoxazolone derivative, a hydantoin derivative, a rhodanine derivative, and a maleimide derivative A solution comprising

本発明の第4の観点に係る修飾基を解析するためのキットは、本発明の第3の観点に係るキットを備える。   A kit for analyzing a modifying group according to the fourth aspect of the present invention comprises the kit according to the third aspect of the present invention.

本発明の第5の観点に係る遊離糖鎖の標識方法は、遊離糖鎖と、ピラゾロン誘導体、イソキサゾロン誘導体、ヒダントイン誘導体、ローダニン誘導体、及びマレイミド誘導体のうち少なくとも1つである標識剤と、を含むpH6.0〜pH10.0の溶液にマイクロ波を照射する工程を含む。   The free sugar chain labeling method according to the fifth aspect of the present invention includes a free sugar chain and a labeling agent that is at least one of a pyrazolone derivative, an isoxazolone derivative, a hydantoin derivative, a rhodanine derivative, and a maleimide derivative. a step of irradiating a solution having a pH of 6.0 to 10.0 with microwaves.

本発明によれば、効率良くかつ短時間に、修飾基を遊離し、標識することのできる方法及びキットを提供することができる。また本発明によれば、前記方法を用いた修飾基の解析方法及びキットを提供することができる。また本発明によれば、効率良くかつ短時間に、遊離糖鎖を標識することのできる方法を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the method and kit which can release | eliminate and label a modification group efficiently and in a short time can be provided. Moreover, according to this invention, the analysis method and kit of a modifying group using the said method can be provided. Moreover, according to this invention, the method which can label a free sugar chain efficiently and in a short time can be provided.

遊離糖鎖のピラゾロン誘導体による反応に対して、反応溶液のpHが与える影響について検討した図である。(a)は0.3M水酸化ナトリウムを加えた反応溶液(pH8.0)、(b)は0.4M水酸化ナトリウムを加えた反応溶液(pH8.3)、(c)は0.5M水酸化ナトリウムを加えた反応溶液(pH11.4)、(d)は0.6M水酸化ナトリウムを加えた反応溶液(pH11.8)での結果である。It is the figure which examined about the influence which the pH of the reaction solution has with respect to reaction by the pyrazolone derivative of a free sugar chain. (A) is a reaction solution (pH 8.0) with 0.3 M sodium hydroxide added, (b) is a reaction solution (pH 8.3) with 0.4 M sodium hydroxide added, (c) is 0.5 M water. The reaction solution (pH 11.4) to which sodium oxide was added and (d) are the results for the reaction solution (pH 11.8) to which 0.6 M sodium hydroxide was added. 遊離糖鎖のピラゾロン誘導体による反応に対して、マイクロ波照射による加熱の有無が与える影響について検討した図である。(a)はヒートブロックにより加熱した比較例、(b)はマイクロ波発生装置により加熱した実施例のスペクトルである。It is the figure which examined the influence which the presence or absence of the heating by microwave irradiation has with respect to reaction by the pyrazolone derivative of a free sugar chain. (A) is the comparative example heated with the heat block, (b) is the spectrum of the Example heated with the microwave generator. マイクロ波発生装置により加熱した実施例とヒートブロックにより加熱した比較例とで、標識された糖鎖の回収量を比較したグラフの図である。It is the figure of the graph which compared the collection amount of the labeled sugar_chain | carbohydrate with the Example heated with the microwave generator, and the comparative example heated with the heat block. O−結合型糖鎖を有する糖タンパク質のピラゾロン誘導体による遊離標識反応において、マイクロ波照射による加熱の有無が与える影響について検討した図である。(a)はヒートブロックにより加熱した比較例、(b)はマイクロ波発生装置により加熱した実施例のスペクトルである。It is the figure which examined about the influence which the presence or absence of the heating by microwave irradiation has in the free labeling reaction by the pyrazolone derivative of the glycoprotein which has O-linked sugar chain. (A) is the comparative example heated with the heat block, (b) is the spectrum of the Example heated with the microwave generator. マイクロ波発生装置により加熱した実施例とヒートブロックにより加熱した比較例とで、遊離標識された糖鎖の回収量を比較したグラフの図である。It is the figure of the graph which compared the collection amount of the free-labeled sugar_chain | carbohydrate with the Example heated with the microwave generator, and the comparative example heated with the heat block. O−結合型糖鎖を有する糖タンパク質のピラゾロン誘導体による遊離標識反応において、反応溶媒の種類の違いが与える影響について検討した図である。(a)はジメチルスルホキシド(DMSO)を用いた場合、(b)はメタノールを用いた場合である。It is the figure which examined about the influence which the kind of reaction solvent gives in the free labeling reaction by the pyrazolone derivative of the glycoprotein which has O-linked sugar chain. (A) is a case where dimethyl sulfoxide (DMSO) is used, and (b) is a case where methanol is used. O−GalNAc型糖鎖を有する糖ペプチドのピラゾロン誘導体による遊離標識反応において、ペプチド分解がみられるか検討した図である。It is the figure which examined whether peptide decomposition | disassembly was seen in the free labeling reaction by the pyrazolone derivative of the glycopeptide which has an O-GalNAc type sugar chain. O−結合型糖鎖を有する糖タンパク質のピラゾロン誘導体による遊離標識反応において、マイクロ波照射による加熱温度の違いが反応効率に与える影響について検討した図である。(a)は加熱温度85℃、(b)は加熱温度100℃、(c)は加熱温度110℃、(d)は加熱温度120℃、(e)は加熱温度130℃、(f)は加熱温度140℃である。It is the figure which examined the influence which the difference in the heating temperature by microwave irradiation has on the reaction efficiency in the free labeling reaction by the pyrazolone derivative of the glycoprotein which has O-linked sugar chain. (A) is heating temperature 85 ° C, (b) is heating temperature 100 ° C, (c) is heating temperature 110 ° C, (d) is heating temperature 120 ° C, (e) is heating temperature 130 ° C, (f) is heating The temperature is 140 ° C. 各温度の反応において遊離標識された糖鎖の回収量を比較したグラフの図である。It is the figure of the graph which compared the collection amount of the free-labeled sugar_chain | carbohydrate in reaction of each temperature. 糖タンパク質であるブタ胃ムチンのピラゾロン誘導体による遊離標識反応において、遊離標識された糖鎖総量の経時変化を評価したグラフの図である。FIG. 3 is a graph showing the evaluation of changes over time in the total amount of free-labeled sugar chains in the free labeling reaction of porcine stomach mucin, a glycoprotein, with a pyrazolone derivative. 細胞ペレットを用いて、ピラゾロン誘導体を用いた遊離標識反応により、O−結合型糖鎖を検出できるか検討したスペクトルの図である。It is the figure of the spectrum which examined whether O-linked sugar chain could be detected by free labeling reaction using a pyrazolone derivative using a cell pellet.

以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.

本発明による、試料中の修飾された糖タンパク質のセリン残基及びスレオニン残基のうち少なくとも1つから修飾基を遊離し、標識するための方法(以下、本明細書において「遊離標識方法」といい、この反応を「遊離標識反応」という)は、修飾された糖タンパク質と、標識剤と、を含むpH6.0〜pH10.0の溶液にマイクロ波を照射する工程を含む。   A method for releasing and labeling a modifying group from at least one of a serine residue and a threonine residue of a modified glycoprotein in a sample according to the present invention (hereinafter referred to as “free labeling method” in the present specification). This reaction is referred to as “free labeling reaction”) and includes a step of irradiating a solution having a pH of 6.0 to 10.0 containing a modified glycoprotein and a labeling agent with microwaves.

本発明による遊離標識方法は、(修飾された)糖タンパク質におけるセリン残基及びスレオニン残基の酸素原子を介して結合した修飾基を、タンパク質から遊離して(以下、この反応を「遊離反応」という)、標識剤により標識する(以下、この反応を「標識反応」という)ものである。   In the method for free labeling according to the present invention, a modifying group bonded through the oxygen atom of a serine residue and a threonine residue in a (modified) glycoprotein is released from the protein (hereinafter, this reaction is referred to as “free reaction”). Labeling with a labeling agent (hereinafter, this reaction is referred to as “labeling reaction”).

前述の“試料”とは、後述する糖タンパク質を含む試料であれば特に制限されず、化学合成由来の試料でも、生体由来の試料でもよい。生体由来の試料の場合には、例えば、ヒト、ラット、マウス、モルモット、マーモセット、ウサギ、イヌ、ネコ、ヒツジ、ブタ、チンパンジー等、又はこれらの免疫不全動物等の動物由来の試料が挙げられる。また、試料は植物由来のものであってもよい。   The above-mentioned “sample” is not particularly limited as long as it contains a glycoprotein described later, and may be a sample derived from chemical synthesis or a sample derived from a living body. In the case of a sample derived from a living body, for example, a sample derived from an animal such as a human, rat, mouse, guinea pig, marmoset, rabbit, dog, cat, sheep, pig, chimpanzee, or these immunodeficient animals can be mentioned. The sample may be derived from a plant.

前述の“修飾された糖タンパク質”とは、生体内で翻訳後修飾を受けた糖タンパク質であってもよく、合成由来の糖タンパク質であってもよいが、好ましくは翻訳後修飾を受けた糖タンパク質である。より具体的には、セリン残基及びスレオニン残基の酸素原子を介して、修飾基としてリン酸基、硫酸基、グリカン等、又はこれらの1若しくは2以上の基が結合した糖タンパク質を“修飾された糖タンパク質”と称する。なお、翻訳後修飾を受けた糖タンパク質の場合、本明細書において、後述する翻訳後修飾基として酸素原子を介して結合したリン酸基を“O−リン酸基”といい、翻訳後修飾基として酸素原子を介して結合した硫酸基を“O−硫酸基”といい、翻訳後修飾基として酸素原子を介して結合したグリカンを“O−結合型糖鎖”という。また、本明細書において、糖タンパク質には、糖ペプチドを含むものとして理解される。言い換えると、本明細書において、糖タンパク質とは、糖タンパク質及び糖ペプチドのうち少なくとも1つであると理解される。   The above-mentioned “modified glycoprotein” may be a glycoprotein that has undergone post-translational modification in vivo or may be a glycoprotein derived from synthesis, but preferably a sugar that has undergone post-translational modification. It is a protein. More specifically, a phosphate group, a sulfate group, a glycan, or the like, or a glycoprotein to which one or more of these groups are bonded as a modifying group via the oxygen atom of a serine residue and a threonine residue is “modified”. Called "glycoprotein". In the case of a glycoprotein that has undergone post-translational modification, in this specification, a phosphate group bonded through an oxygen atom as a post-translational modification group described later is referred to as an “O-phosphate group”. A sulfate group bonded through an oxygen atom is referred to as “O-sulfate group”, and a glycan bonded through an oxygen atom as a post-translational modification group is referred to as “O-linked sugar chain”. Moreover, in this specification, glycoprotein is understood as including a glycopeptide. In other words, in the present specification, a glycoprotein is understood to be at least one of a glycoprotein and a glycopeptide.

前述の“O−結合型糖鎖”において、セリン残基及びスレオニン残基の酸素原子と結合する糖としては、N−アセチルガクトサミン、マンノース、N−アセチルグルコサミン、キシロース、グルコースのいずれかから始まるものや、N−アセチルガクトサミン、マンノース、フコース、キシロース、グルコースのいずれかから始まり、さらに糖が結合して伸長したものでもよい。   In the above-mentioned “O-linked sugar chain”, the sugar that binds to the oxygen atom of the serine residue and threonine residue starts from any of N-acetylgactosamine, mannose, N-acetylglucosamine, xylose, and glucose. It may start from any one of N-acetylgactosamine, mannose, fucose, xylose, and glucose, and may be elongated by binding of sugar.

前述の“修飾基を遊離し、標識する”とは、糖タンパク質のセリン残基及びスレオニン残基のうち少なくとも1つから、修飾基(リン酸基、硫酸基、糖鎖等、又はこれらの1若しくは2以上の基)をβ脱離反応により遊離し、β脱離反応で遊離する際に生成した二重結合に対してマイケル付加反応により、後述する標識剤によって標識することを意味する。なお、翻訳後修飾を受けた糖タンパク質を用いる場合、修飾基は、翻訳後修飾基(O−リン酸基、O−硫酸基、O−結合型糖鎖等、又はこれらの1若しくは2以上の基)となる。修飾基は、糖タンパク質からの遊離と同時に、又は遊離に引き続いて、標識剤により標識される。   The above-mentioned “release and label the modifying group” means that at least one of a serine residue and a threonine residue of a glycoprotein, a modifying group (a phosphate group, a sulfate group, a sugar chain, etc., or one of these) Alternatively, it means that two or more groups) are released by β elimination reaction, and the double bond formed when liberated by β elimination reaction is labeled with a labeling agent described later by Michael addition reaction. When a glycoprotein that has undergone post-translational modification is used, the modifying group may be a post-translational modifying group (O-phosphate group, O-sulfate group, O-linked sugar chain, etc., or one or more of these groups). Group). The modifying group is labeled with a labeling agent simultaneously with or subsequent to release from the glycoprotein.

本発明の遊離標識方法においては、修飾基が遊離された糖タンパク質のセリン残基及びスレオニン残基のうち少なくとも1つが標識されてもよい。該標識は、修飾基への標識と同様に、標識剤によりなされる。   In the free labeling method of the present invention, at least one of the serine residue and threonine residue of the glycoprotein from which the modifying group is released may be labeled. The labeling is performed by a labeling agent in the same manner as the labeling to the modifying group.

以下に、翻訳後修飾基としてO−結合型糖鎖が糖タンパク質から遊離され標識された反応と、糖タンパク質側が修飾された反応と、が、両方生じた場合の一例を示す(標識剤として、後述するピラゾロン誘導体(3−メチル−1−フェニル−5−ピラゾロン(PMP)を用いている)。   The following shows an example in which both a reaction in which an O-linked glycan is released from a glycoprotein and labeled as a post-translational modification group and a reaction in which the glycoprotein side is modified are generated (as a labeling agent, A pyrazolone derivative described later (3-methyl-1-phenyl-5-pyrazolone (PMP) is used).

前述の“標識剤”は、ピラゾロン誘導体、イソキサゾロン誘導体、ヒダントイン誘導体、ローダニン誘導体、及びマレイミド誘導体のうち少なくとも1つである。該標識剤は、これらのうち1種であってもよく、又は2種若しくは3種以上であってもよい。標識剤に用いられるピラゾロン誘導体としては、ピラゾロン基を有する化合物であれば適宜選択され得、例えば、3−メチル−1−フェニル−5−ピラゾロン(PMP)、1,3−ジメチル−ピラゾロン(DP)、3−メチル−1−p−トリル−5−ピラゾロン(MTP)、3−メチル−1−(キノリン−8−イル)−1H−ピラゾール−5(4H)−オン等が挙げられる。また、標識剤に用いられるイソキサゾロン誘導体としては、例えば、3(2H)−イソキサゾロン、5−メチル−3(2H)−イソキサゾロン、2,5−ジメチル−3(2H)−イソキサゾロン等が挙げられる。また、標識剤に用いられるヒダントイン誘導体としては、例えば、2,4−イミダゾリジンジオン、3−メチル−2,4−イミダゾリジンジオン、3−(2−プロピン−1−イル)−2,4−イミダゾリジンジオン等が挙げられる。また、標識剤に用いられるローダニン誘導体としては、2−チオキソ−4−チアゾリジノン、3−メチル−2−チオキソ−4−チアゾリジノン等が挙げられる。本発明の遊離標識方法においては、ピラゾロン誘導体を好適に用いることができる。   The aforementioned “labeling agent” is at least one of pyrazolone derivatives, isoxazolone derivatives, hydantoin derivatives, rhodanine derivatives, and maleimide derivatives. The labeling agent may be one of these, or two or more. The pyrazolone derivative used for the labeling agent can be appropriately selected as long as it is a compound having a pyrazolone group. For example, 3-methyl-1-phenyl-5-pyrazolone (PMP), 1,3-dimethyl-pyrazolone (DP) 3-methyl-1-p-tolyl-5-pyrazolone (MTP), 3-methyl-1- (quinolin-8-yl) -1H-pyrazol-5 (4H) -one, and the like. Examples of the isoxazolone derivative used for the labeling agent include 3 (2H) -isoxazolone, 5-methyl-3 (2H) -isoxazolone, 2,5-dimethyl-3 (2H) -isoxazolone, and the like. Examples of the hydantoin derivative used for the labeling agent include 2,4-imidazolidinedione, 3-methyl-2,4-imidazolidinedione, 3- (2-propyn-1-yl) -2,4- And imidazolidinedione. Examples of the rhodanine derivative used for the labeling agent include 2-thioxo-4-thiazolidinone and 3-methyl-2-thioxo-4-thiazolidinone. In the free labeling method of the present invention, a pyrazolone derivative can be suitably used.

本発明の遊離標識方法においては、標識剤とともにチオール化合物を用いてもよい。このチオール化合物としては、チオール基を有する化合物であれば、特に制限されることなく用いることができ、例えば、ジチオトレイトール(DTT)、2−アミノエタンチオール、チオコリン、2−(ピリジン−4−イル)エタンチオール等を挙げることができる。例えば、翻訳後修飾基としてO−結合型糖鎖を糖タンパク質から遊離させ標識させる場合に、標識剤とともにチオール化合物を用いると、例えば、O−結合型糖鎖側を標識剤により標識させ、糖タンパク質側をチオール化合物により標識させること等が可能となり、O−結合型糖鎖側の解析に有利に働く場合がある。   In the free labeling method of the present invention, a thiol compound may be used together with the labeling agent. As this thiol compound, any compound having a thiol group can be used without particular limitation. For example, dithiothreitol (DTT), 2-aminoethanethiol, thiocholine, 2- (pyridine-4- Yl) ethanethiol and the like. For example, when an O-linked sugar chain is released from a glycoprotein and labeled as a post-translational modification group, and a thiol compound is used together with the labeling agent, for example, the O-linked sugar chain side is labeled with the labeling agent, For example, the protein side can be labeled with a thiol compound, which may be advantageous for analysis of the O-linked sugar chain side.

本発明による遊離標識方法で用いる、糖タンパク質と標識剤とを含む溶液については、糖タンパク質と標識剤とを溶媒中に溶解させた状態でもよいし、糖タンパク質と標識剤とを溶媒中に分散させた状態でもよい。本発明による遊離標識方法は、効率良く反応を進める観点から、好ましくは、糖タンパク質と標識剤とを溶媒中に溶解させた状態で行われる。溶媒としては、例えば、水、メタノール、テトラヒドロフラン(THF)、アセトニトリル、ジメチルホルムアミド(DMF)、ジオキサン、ジメチルスルホキシド(DMSO)、プロパノール等を使用することができる。本発明の効果を奏する溶媒であれば、適宜選択され得る。   The solution containing the glycoprotein and the labeling agent used in the free labeling method according to the present invention may be in a state where the glycoprotein and the labeling agent are dissolved in the solvent, or the glycoprotein and the labeling agent are dispersed in the solvent. It may be in a state of being allowed. The free labeling method according to the present invention is preferably performed in a state in which the glycoprotein and the labeling agent are dissolved in a solvent from the viewpoint of proceeding the reaction efficiently. As the solvent, for example, water, methanol, tetrahydrofuran (THF), acetonitrile, dimethylformamide (DMF), dioxane, dimethyl sulfoxide (DMSO), propanol or the like can be used. Any solvent that exhibits the effects of the present invention can be selected as appropriate.

前述の溶液のpHは、pH6.0〜pH10.0の範囲である。このpHの範囲は、従来の方法(Carlsonの方法を含む)によるβ脱離反応のpH条件(pH11.5〜12.5)より穏和(pHが低い)であり、pH6.0〜pH10.0の範囲では、糖タンパク質の分解(ペプチド分解)を低減しつつ、効率良く修飾基を遊離して標識することができる。なお、該溶液のpHは、より好ましくはpH7.5〜pH9.0であり、さらにより好ましくはpH8.0〜pH9.0である。なお、該溶液のpHの調節は、例えば、溶液に水酸化ナトリウム溶液を加えることで行うことができる。   The pH of the aforementioned solution is in the range of pH 6.0 to pH 10.0. This pH range is milder (lower pH) than pH conditions (pH 11.5 to 12.5) of β elimination reaction by the conventional method (including Carlson's method), and pH 6.0 to pH 10.0. In this range, the modification group can be efficiently released and labeled while reducing degradation of the glycoprotein (peptide degradation). The pH of the solution is more preferably pH 7.5 to pH 9.0, and even more preferably pH 8.0 to pH 9.0. The pH of the solution can be adjusted, for example, by adding a sodium hydroxide solution to the solution.

本発明による遊離標識方法は、前述の溶液にマイクロ波を照射する工程を含む。   The free labeling method according to the present invention includes a step of irradiating the aforementioned solution with microwaves.

前述の“マイクロ波を照射する”とは、マイクロ波として波長1mm〜1m、周波数300MHz〜300GHzの電波を溶液に照射することをいう。マイクロ波照射は、公知のマイクロ波発生装置を用いて行うことができ、例えば、マグネトロン発振により周波数1000〜5000MHz程度のマイクロ波出力が得られるマイクロ波発生装置を用いることができる。マイクロ波発生装置としては、例えば、マグネトロン発振により周波数2455MHz、最大圧力30バールで、最大850Wのマイクロ波出力が得られるMonowave300(アントン・パール社)を用いることができる。   The above-mentioned “irradiating with microwaves” means irradiating the solution with microwaves having a wavelength of 1 mm to 1 m and a frequency of 300 MHz to 300 GHz. The microwave irradiation can be performed using a known microwave generator. For example, a microwave generator capable of obtaining a microwave output with a frequency of about 1000 to 5000 MHz by magnetron oscillation can be used. As the microwave generator, for example, Monowave 300 (Anton Paar Co., Ltd.) capable of obtaining a microwave output of a maximum of 850 W at a frequency of 2455 MHz and a maximum pressure of 30 bar by magnetron oscillation can be used.

前述の“マイクロ波を照射する工程”における溶液の温度は、4℃〜135℃が好ましい。4℃〜135℃の範囲では、効率良く修飾基を遊離して標識することができ、かつ、糖タンパク質の分解(ペプチド分解)を低減させることができる。なお、溶液の温度は、より好ましくは35℃〜135℃であり、さらにより好ましくは85℃〜130℃である。   The temperature of the solution in the aforementioned “microwave irradiation step” is preferably 4 ° C. to 135 ° C. In the range of 4 ° C. to 135 ° C., the modifying group can be released and labeled efficiently, and glycoprotein degradation (peptide degradation) can be reduced. In addition, the temperature of a solution becomes like this. More preferably, it is 35 to 135 degreeC, More preferably, it is 85 to 130 degreeC.

本発明による遊離標識方法によって、糖タンパク質からどのような修飾基が、どれくらいの量で遊離されたかについては、遊離されて標識剤により標識された修飾基(以後、本明細書において「標識化修飾基」という)を後述する分析方法により分析することで、確認することができる。   The amount of the modifying group released from the glycoprotein by the free labeling method according to the present invention is determined according to the modified group that has been released and labeled with the labeling agent (hereinafter referred to as “labeled modification”). It can be confirmed by analyzing the “group”) by an analysis method described later.

本発明の遊離標識方法によれば、β脱離反応の反応速度を向上させるとともに、修飾基の修飾剤による修飾の反応速度をも向上させることができるため、効率良くかつ短時間に、修飾基を遊離し、標識することができる。それに伴い、標識化修飾基の回収量を向上させることができる。   According to the free labeling method of the present invention, the reaction rate of the β-elimination reaction can be improved and the reaction rate of the modification of the modifying group by the modifying agent can be improved. Can be released and labeled. Accordingly, the amount of labeled modifying group recovered can be improved.

また、本発明の遊離標識方法では、従来のβ脱離反応におけるpH条件(pH11.5〜pH12.5)のような強アルカリ性ではなく、より弱アルカリ性の条件下で反応させるため、糖タンパク質の分解(ペプチド分解)を低減させることができる。   Moreover, in the free labeling method of the present invention, the reaction is carried out under weakly alkaline conditions rather than strong alkaline conditions such as the pH conditions (pH 11.5 to pH 12.5) in the conventional β elimination reaction. Degradation (peptide degradation) can be reduced.

次に、本発明による、修飾基を遊離し、標識するためのキットについて、説明する。   Next, a kit for releasing and labeling a modifying group according to the present invention will be described.

上述の本発明のキットは、前述の標識剤を含む溶液を備え、遊離標識方法を行うためのものである。標識剤、pH条件(溶液のpHをpH6.0〜pH10.0に調節する)、マイクロ波照射、温度条件等については、すべて前述と同様である。本キットは、前述の標識剤を含む溶液が入っている容器を備える。該容器に糖タンパク質を含む試料(例えば、細胞破砕液を精製したサンプル)を入れて溶液と混合させて、混合溶液のpHを例えば水酸化ナトリウム溶液を加えてpH6.0〜pH10.0に調節し、該容器に直接マイクロ波を照射してもよいし、該容器から容器中の溶液を別の容器に移し替えて糖タンパク質との混合液を作製し(pH6.0〜pH10.0に調節する)、マイクロ波を照射してもよい。したがって、該容器の素材としては、前者の場合にはマイクロ波を照射しても容器内の溶液に悪影響を及ぼさない素材(例えば、ポリプロピレン等のプラスチック、ガラス)を用い、後者の場合には安定的に溶液を保存し得る素材であれば特に制限されずに用いることができる。上述の本発明のキットによれば、効率良くかつ短時間に、修飾基を遊離し、標識することができる。   The above-described kit of the present invention comprises a solution containing the above-described labeling agent and is used for performing a free labeling method. The labeling agent, pH conditions (the pH of the solution is adjusted to pH 6.0 to pH 10.0), microwave irradiation, temperature conditions, and the like are all the same as described above. The kit includes a container containing a solution containing the labeling agent described above. A sample containing glycoprotein (for example, a sample obtained by purifying a cell disruption solution) is placed in the container and mixed with the solution, and the pH of the mixed solution is adjusted to pH 6.0 to pH 10.0 by adding, for example, sodium hydroxide solution. The container may be directly irradiated with microwaves, or the solution in the container may be transferred from the container to another container to produce a mixture with glycoprotein (adjusted to pH 6.0 to pH 10.0). ), Or microwave irradiation. Therefore, as the material of the container, in the former case, a material that does not adversely affect the solution in the container even when irradiated with microwaves (for example, plastic such as polypropylene, glass) is used. In the latter case, the material is stable. In particular, any material that can store a solution can be used without particular limitation. According to the kit of the present invention described above, the modifying group can be released and labeled efficiently and in a short time.

次に、本発明による修飾基の解析方法について、詳述する。   Next, the method for analyzing a modifying group according to the present invention will be described in detail.

本発明による修飾基の解析方法は、前述の遊離標識方法により試料中の修飾された糖タンパク質のセリン残基及びスレオニン残基のうち少なくとも1つから遊離され、標識された修飾基(標識化修飾基)を分析することにより行われる。   According to the method for analyzing a modifying group according to the present invention, a labeled modifying group (labeled modification) released from at least one of serine residues and threonine residues of a glycoprotein modified in a sample by the aforementioned free labeling method. Group) is analyzed.

標識化修飾基の分析は、液体クロマトグラフィー、高速液体クロマトグラフィーを用いて行うことができる。また、目的分子の種類に応じて適宜選択することができるが、例えば、質量分析(MS)(エレクトロスプレーイオン化(ESI)等)、核磁気共鳴(NMR)、紫外線吸光光度計(UV)、エバポレイティブ光散乱検出器(ELS)、電気化学検出器等を用いることができる。いずれかの方法で分析してもよく、2つ以上を組み合わせて分析してもよい。本発明の効果を奏する分析方法であれば、適宜選択され得る。なお、生体試料中の糖タンパク質を用いて分析する場合、公知の方法により糖タンパク質の抽出及び精製を行った後に、分析に供することができる。   The analysis of the labeling modifying group can be performed using liquid chromatography or high performance liquid chromatography. In addition, it can be appropriately selected according to the type of target molecule. For example, mass spectrometry (MS) (electrospray ionization (ESI), etc.), nuclear magnetic resonance (NMR), ultraviolet absorptiometer (UV), evaporator A reactive light scattering detector (ELS), an electrochemical detector, or the like can be used. You may analyze by any method and may analyze combining 2 or more. Any analysis method that exhibits the effects of the present invention can be selected as appropriate. In addition, when analyzing using the glycoprotein in a biological sample, after extracting and refine | purifying glycoprotein by a well-known method, it can use for an analysis.

前述の遊離標識方法では、効率良くかつ短時間に標識化修飾基を得ることができるため、該遊離標識方法により得られた標識化修飾基を分析することによる本発明の解析方法では、より迅速に試料中の修飾基の定量的、定性的分析を行うことが可能となり、また、より多くのサンプルについて効率良く分析することができる。   In the above-described free labeling method, a labeling modification group can be obtained efficiently and in a short time. Therefore, the analysis method of the present invention by analyzing the labeling modification group obtained by the free labeling method is more rapid. In addition, quantitative and qualitative analysis of the modifying group in the sample can be performed, and more samples can be analyzed efficiently.

また、前述の遊離標識方法では、標識化修飾基の回収量を向上させることができるため、該遊離標識方法により得られた標識化修飾基を分析することによる本発明の解析方法では、より高感度に修飾基の分析を行うことができる。例えば、修飾基を高感度に構造解析、定量分析することができる。   Further, in the above-described free labeling method, the recovery amount of the labeling modification group can be improved. Therefore, in the analysis method of the present invention by analyzing the labeling modification group obtained by the free labeling method, the amount of the labeling modification group is higher. Sensitivity can be analyzed for modifying groups. For example, the modifying group can be subjected to structural analysis and quantitative analysis with high sensitivity.

試料中のO−結合型糖鎖を解析する場合、本発明の解析方法によれば、細胞や組織中に含まれるO−結合型糖鎖を高感度に分析することができるため、例えば、従来困難であった細胞破砕液中の網羅的なO−結合型糖鎖の解析が可能となる。また、例えば、細胞中のO−グライコームなどの微量にしか存在しない生体由来糖鎖の解析が可能となる。   When analyzing an O-linked sugar chain in a sample, according to the analysis method of the present invention, an O-linked sugar chain contained in a cell or tissue can be analyzed with high sensitivity. Comprehensive analysis of O-linked glycans in cell lysates, which has been difficult, becomes possible. In addition, for example, it is possible to analyze living-derived sugar chains that exist only in trace amounts, such as O-glycome in cells.

また、O−結合型糖鎖は、近年、iPS細胞をはじめとする幹細胞のマーカーとして用い得ることがわかってきている。したがって、本発明の解析方法によれば、例えば、再生医療の現場にて、移植に用いるiPS細胞由来の組織において、目的の細胞に分化しているかのチェックや、iPS細胞が残っていないかのチェックを効率良くかつ短時間に行うことができる。このように、本発明の解析方法によれば、再生医療に用いる試料をより多くかつ迅速に解析でき、再生医療の治療ストラテジーの決定に大いに役立てることができる。   In addition, it has recently been found that O-linked sugar chains can be used as markers for stem cells including iPS cells. Therefore, according to the analysis method of the present invention, for example, in the field of regenerative medicine, in iPS cell-derived tissue used for transplantation, whether or not iPS cells have been differentiated or whether there are any remaining iPS cells remains. The check can be performed efficiently and in a short time. As described above, according to the analysis method of the present invention, more and more samples can be analyzed for regenerative medicine, which can greatly contribute to the determination of a regenerative medicine treatment strategy.

次に、本発明による修飾基を解析するためのキットについて、説明する。   Next, a kit for analyzing a modifying group according to the present invention will be described.

本発明による修飾基を解析するためのキットは、前述の遊離標識方法のためのキットを備える。該キットにより、前述の修飾基の解析方法と同様に、効率良くかつ短時間に、修飾基を解析することができる。   The kit for analyzing a modifying group according to the present invention includes a kit for the aforementioned free labeling method. With this kit, the modifying group can be analyzed efficiently and in a short time, in the same manner as the above-described modifying group analysis method.

次に、本発明による遊離糖鎖の標識方法について、詳述する。   Next, the method for labeling free sugar chains according to the present invention will be described in detail.

本発明による遊離糖鎖の標識方法は、遊離糖鎖と、標識剤と、を含むpH6.0〜pH10.0の溶液にマイクロ波を照射する工程を含む。   The method for labeling a free sugar chain according to the present invention includes a step of irradiating a solution of pH 6.0 to pH 10.0 containing a free sugar chain and a labeling agent with microwaves.

前述の“遊離糖鎖”は、N−アセチルガクトサミン、マンノース、N−アセチルグルコサミン、キシロース、グルコースのいずれかから始まるものや、N−アセチルガクトサミン、マンノース、フコース、キシロース、グルコースのいずれかから始まり、さらに糖が結合して伸長したものでもよい。なお、標識剤、pH条件、温度条件、マイクロ波照射の詳細については、前述と同様である。   The above-mentioned “free sugar chain” is one starting from any of N-acetylgactosamine, mannose, N-acetylglucosamine, xylose, glucose, or any of N-acetylgactosamine, mannose, fucose, xylose, glucose. It may start and be further extended by binding of sugar. The details of the labeling agent, pH condition, temperature condition, and microwave irradiation are the same as described above.

以下に、標識剤としてピラゾロン誘導体(3−メチル−1−フェニル−5−ピラゾロン(PMP))を用いた場合の遊離糖鎖の標識反応の一例を示す。   Hereinafter, an example of a labeling reaction of a free sugar chain when a pyrazolone derivative (3-methyl-1-phenyl-5-pyrazolone (PMP)) is used as a labeling agent is shown.

本発明の遊離糖鎖の標識方法によれば、修飾基の修飾剤による修飾の反応速度を向上させることができるため、効率良くかつ短時間に、遊離糖鎖を標識させることができる。   According to the method for labeling a free sugar chain of the present invention, the reaction rate of the modification of the modifying group by the modifying agent can be improved, so that the free sugar chain can be labeled efficiently and in a short time.

以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明する。ただし、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to examples. However, the present invention is not limited to these examples.

(実施例1)
遊離糖鎖の標識剤(ピラゾロン誘導体)による反応に対して、反応溶液のpHが与える影響について検討した。
Example 1
The influence of the pH of the reaction solution on the reaction with the free sugar chain labeling agent (pyrazolone derivative) was examined.

マルトテトラオース(東京化成工業、1mmol/mL、10μL)に、各々20μLの0.3M、0.4M、0.5M及び0.6M水酸化ナトリウムと、20μLの0.5M 3−メチル−1−フェニル−5−ピラゾロン(PMP)のメタノール溶液と、を加え(反応溶媒:水)、ヒートブロックにより加熱温度85℃に維持し、60分反応させて、マルトテトラオースをPMPで標識化した。反応溶液のpHについては、0.3M水酸化ナトリウムを加えた反応溶液ではpH8.0、0.4M水酸化ナトリウムを加えた反応溶液ではpH8.3、0.5M水酸化ナトリウムを加えた反応溶液ではpH11.4、0.6M水酸化ナトリウムを加えた反応溶液ではpH11.8(従来の方法(Carlsonの方法を含む)によるβ脱離反応のpH条件とほぼ同じ)であった。   To maltotetraose (Tokyo Chemical Industry, 1 mmol / mL, 10 μL), 20 μL of 0.3 M, 0.4 M, 0.5 M and 0.6 M sodium hydroxide and 20 μL of 0.5 M 3-methyl-1- A methanol solution of phenyl-5-pyrazolone (PMP) was added (reaction solvent: water), maintained at a heating temperature of 85 ° C. with a heat block, reacted for 60 minutes, and maltotetraose was labeled with PMP. Regarding the pH of the reaction solution, the reaction solution added with 0.3M sodium hydroxide was pH 8.0, the reaction solution added with 0.4M sodium hydroxide was pH 8.3, the reaction solution added with 0.5M sodium hydroxide. The pH of the reaction solution added with 0.6M sodium hydroxide was pH 11.8 (substantially the same as the pH conditions for the β elimination reaction by the conventional method (including Carlson's method)).

反応終了後、キトテトラオーズ(生化学工業)により調整した10nmolのbisPMP標識キトテトラオースを添加し、その後、2,5−ジヒロド安息香酸(10mg/mL)と混合し、MALDI−TOF(/TOF)(UltraFlex II、ブルカー社)により解析を行った。   After completion of the reaction, 10 nmol of bisPMP-labeled chitotetraose prepared by chitotetraose (Seikagaku Corporation) was added, then mixed with 2,5-dihydrobenzoic acid (10 mg / mL), and MALDI-TOF (/ TOF) ( (UltraFlex II, Bruker).

マルトテトラオースのPMPによる標識の反応式を下記に示す。   The reaction formula for labeling maltotetraose with PMP is shown below.

図1に、PMPによって標識された標識化マルトテトラオースのMALDI−TOFスペクトルを示す。図1(a)は0.3M水酸化ナトリウムを加えた反応溶液(pH8.0)、図1(b)は0.4M水酸化ナトリウムを加えた反応溶液(pH8.3)、図1(c)は0.5M水酸化ナトリウムを加えた反応溶液(pH11.4)、図1(d)は0.6M水酸化ナトリウムを加えた反応溶液(pH11.8)での結果である。0.6M水酸化ナトリウムを加えた場合(pH11.8(図1(d)))では、Carlson法をはじめとする従来のβ脱離反応の方法と同等のpH条件であるが、標識化マルトテトラオースのシグナルは出現しなかった。一方、0.3M、0.4M及び0.5Mの水酸化ナトリウムを加えた場合(pH8.0(図1(a))、pH8.3(図1(b))、及びpH11.4(図1(c)))では、標識化マルトテトラオースのシグナルが出現し、0.4M水酸化ナトリウムを加えた場合(pH8.3(図1(b)))で最も高い標識化マルトテトラオースのシグナルが出現した。   FIG. 1 shows a MALDI-TOF spectrum of labeled maltotetraose labeled with PMP. FIG. 1 (a) shows a reaction solution (pH 8.0) with 0.3M sodium hydroxide added, FIG. 1 (b) shows a reaction solution (pH 8.3) with 0.4M sodium hydroxide added, FIG. 1 (c). ) Shows the results for the reaction solution (pH 11.4) to which 0.5M sodium hydroxide was added, and FIG. 1 (d) shows the results for the reaction solution (pH 11.8) to which 0.6M sodium hydroxide was added. When 0.6M sodium hydroxide is added (pH 11.8 (FIG. 1 (d))), the pH conditions are the same as those of conventional β-elimination reaction methods such as the Carlson method. Tetraose signal did not appear. On the other hand, when 0.3M, 0.4M and 0.5M sodium hydroxide were added (pH 8.0 (FIG. 1 (a)), pH 8.3 (FIG. 1 (b)), and pH 11.4 (FIG. 1 (c))), a labeled maltotetraose signal appears, and when 0.4M sodium hydroxide is added (pH 8.3 (FIG. 1 (b))), the highest labeled maltotetraose A signal appeared.

以上より、マルトテトラオースのピラゾロン誘導体による反応においては、Carlson法をはじめとする従来のβ脱離反応の方法での反応条件とは異なり、反応溶液のpH条件がpH8.3の場合に、最も反応効率が高いことが示された。   From the above, in the reaction with maltotetraose pyrazolone derivatives, unlike the conventional β elimination reaction method such as the Carlson method, when the pH condition of the reaction solution is pH 8.3, The reaction efficiency was shown to be high.

(実施例2)
遊離糖鎖のピラゾロン誘導体による標識反応に対して、マイクロ波照射による加熱の有無が与える影響について検討した。
(Example 2)
The effect of heating by microwave irradiation on the labeling reaction of free sugar chains with pyrazolone derivatives was investigated.

マルトヘキサオース(東京化成工業、1mmol/mL、100μL)に、200μLの0.4M NaOH、及び200μLの0.5M 3−メチル−1−フェニル−5−ピラゾロン(PMP)のメタノール溶液を加え(反応溶媒:水)、実施例ではマイクロ波発生装置(Monowave300、アントン・パール社)により加熱温度85℃に維持し、比較例ではヒートブロックにより加熱温度85℃に維持し、10分、20分、30分又は60分静置した。各々の反応溶液のpHは8.3であった。   To maltohexaose (Tokyo Chemical Industry, 1 mmol / mL, 100 μL) was added 200 μL of 0.4 M NaOH and 200 μL of a 0.5 M 3-methyl-1-phenyl-5-pyrazolone (PMP) methanol solution (reaction) Solvent: water), in the examples, maintained at a heating temperature of 85 ° C. by a microwave generator (Monowave 300, Anton Paar), and in the comparative example, maintained at a heating temperature of 85 ° C. by a heat block, 10 minutes, 20 minutes, 30 Let stand for 60 minutes. The pH of each reaction solution was 8.3.

反応終了後、500pmolのbisPMP標識キトテトラオース(実施例1と同様)を添加した後、2,5−ジヒロド安息香酸(10mg/mL)と混合し、MALDI−TOF(/TOF)(実施例1と同様)により解析を行った。   After completion of the reaction, 500 pmol of bisPMP-labeled chitotetraose (similar to Example 1) was added, and then mixed with 2,5-dihydrobenzoic acid (10 mg / mL), and MALDI-TOF (/ TOF) (Example 1). The same as above.

図2に、PMPによって標識された標識化マルトヘキサオースのMALDI−TOFスペクトルを示す。図2(a)はヒートブロックにより加熱した比較例、図2(b)はマイクロ波発生装置により加熱した実施例によるスペクトルである。いずれにおいても、標識化マルトヘキサオースのシグナルが出現していた。   FIG. 2 shows a MALDI-TOF spectrum of labeled maltohexaose labeled with PMP. FIG. 2A is a spectrum according to a comparative example heated by a heat block, and FIG. 2B is a spectrum according to an example heated by a microwave generator. In all cases, a labeled maltohexaose signal appeared.

図3に、標識化されたマルトヘキサオースの回収量を、外部標準により比較した結果を示す。比較例(ヒートブロックにより85℃に加熱)では、マルトヘキサオースの標識化の立ち上がりが遅く、反応開始60分後でも緩やかな回収量の増加がみられた。一方、実施例(マイクロ波照射により85℃に加熱)では、反応開始10分後にはマルトヘキサオースの標識化がほぼ完了しており、反応開始60分後の反応効率は比較例(マイクロ波照射無し)と比較して20%高かった。   FIG. 3 shows the result of comparison of the recovered amount of labeled maltohexaose using an external standard. In the comparative example (heated to 85 ° C. with a heat block), the rise of the labeling of maltohexaose was slow, and a moderate increase in the recovered amount was observed even 60 minutes after the start of the reaction. On the other hand, in the example (heating to 85 ° C. by microwave irradiation), labeling of maltohexaose was almost completed 10 minutes after the start of the reaction, and the reaction efficiency 60 minutes after the start of the reaction was compared with the comparative example (microwave irradiation). 20% higher than (none).

以上より、マイクロ波照射により加熱することで、マルトヘキサオースのピラゾロン誘導体による標識の反応効率が向上し、標識化されたマルトヘキサオースの回収量が増加することが示された。   From the above, it was shown that the reaction efficiency of labeling with a pyrazolone derivative of maltohexaose was improved by heating by microwave irradiation, and the recovery amount of labeled maltohexaose was increased.

(実施例3)
O−結合型糖鎖を有する糖タンパク質のピラゾロン誘導体による遊離標識反応に対して、マイクロ波照射による加熱の有無が与える影響について検討した。
(Example 3)
The effect of heating by microwave irradiation on the free labeling reaction of a glycoprotein having an O-linked sugar chain with a pyrazolone derivative was examined.

O−結合型糖鎖を有する糖タンパク質であるブタ胃ムチン(シグマアルドリッチ、1mg/mL、100μL)に、200μLの0.4M 水酸化ナトリウム、及び200μLの0.5M 3−メチル−1−フェニル−5−ピラゾロン(PMP)のメタノール溶液を加え(反応溶媒:水)、実施例ではマイクロ波発生装置(実施例2と同様)により加熱温度85℃に維持し、比較例ではヒートブロックにより加熱温度85℃に維持し、2時間静置した。各々の反応溶液のpHは8.3であった。   Porcine gastric mucin (Sigma Aldrich, 1 mg / mL, 100 μL), a glycoprotein having an O-linked sugar chain, 200 μL of 0.4 M sodium hydroxide, and 200 μL of 0.5 M 3-methyl-1-phenyl- A methanol solution of 5-pyrazolone (PMP) was added (reaction solvent: water). In the examples, the heating temperature was maintained at 85 ° C. by a microwave generator (same as in Example 2), and in the comparative examples, the heating temperature was 85 by a heat block. The temperature was maintained at ° C. and left for 2 hours. The pH of each reaction solution was 8.3.

反応終了後、100pmolのbisPMP標識キトテトラオース(実施例1と同様)を添加した後、1M塩酸で中和し、反応液をイアトロビーズカラム(イアトロン社)により精製し、2,5−ジヒロド安息香酸(10mg/mL)と混合し、MALDI−TOF(/TOF)(実施例1と同様)により解析を行った。   After completion of the reaction, 100 pmol of bisPMP-labeled chitotetraose (similar to Example 1) was added, neutralized with 1M hydrochloric acid, and the reaction solution was purified with an Iatrobead column (Iatron), and 2,5-dihydrode It mixed with benzoic acid (10 mg / mL) and analyzed by MALDI-TOF (/ TOF) (similar to Example 1).

ムチンのPMPによる遊離標識の反応式を下記に示す。   The reaction formula for free labeling of mucin with PMP is shown below.

図4に、検出された糖鎖のMALDIスペクトルを示す。図4(a)はヒートブロックにより加熱した比較例、図4(b)はマイクロ波発生装置により加熱した実施例のスペクトルである。いずれにおいてもタンパク質の分解物のピークは検出されておらず、PMPによって標識された糖鎖のシグナルが出現していた。   FIG. 4 shows a MALDI spectrum of the detected sugar chain. FIG. 4A shows a spectrum of a comparative example heated by a heat block, and FIG. 4B shows a spectrum of an example heated by a microwave generator. In either case, the peak of the protein degradation product was not detected, and a signal of a sugar chain labeled with PMP appeared.

図5に、検出された糖鎖のヒストグラムを示す。外部標準により回収量を比較した結果、実施例(マイクロ波照射により85℃に加熱)では、比較例(ヒートブロックにより85℃に加熱)に比して、標識化されたO−結合型糖鎖の総量が約4倍に増加していた。   FIG. 5 shows a histogram of detected sugar chains. As a result of comparison of the recovered amount with an external standard, in the example (heated to 85 ° C. by microwave irradiation), the labeled O-linked sugar chain was compared with the comparative example (heated to 85 ° C. by heat block). The total amount of was increased about 4 times.

以上より、マイクロ波照射を照射することにより、O−結合型糖鎖のβ脱離反応及びピラゾロン誘導体による遊離糖鎖の標識反応の反応効率が向上し、標識化されたO−結合型糖鎖を高い効率で回収できることが示された。   As described above, the irradiation efficiency of microwave irradiation improves the reaction efficiency of the β-elimination reaction of O-linked sugar chains and the labeling reaction of free sugar chains with pyrazolone derivatives, and labeled O-linked sugar chains. Was recovered with high efficiency.

(実施例4)
O−結合型糖鎖を有する糖タンパク質のピラゾロン誘導体による遊離標識反応に対して、反応溶媒の種類の違いが与える影響について検討した。
Example 4
The influence of the difference in the type of reaction solvent on the free labeling reaction of a glycoprotein having an O-linked sugar chain with a pyrazolone derivative was examined.

O−結合型糖鎖を有する糖タンパク質であるブタ胃ムチン(実施例3と同様)(1mg/mL、100μL)に、反応溶媒としてDMSO又はメタノールを用いて、200μLの0.4M NaOH、及び200μLの0.5M 3−メチル−1−フェニル−5−ピラゾロン(PMP)を加え、マイクロ波発生装置(実施例2と同様)により加熱温度120℃で2時間静置した。各々の反応溶液のpHは8.3であった。   Porcine gastric mucin (as in Example 3) (1 mg / mL, 100 μL), a glycoprotein having an O-linked sugar chain, using DMSO or methanol as a reaction solvent, 200 μL of 0.4 M NaOH, and 200 μL Of 0.5M 3-methyl-1-phenyl-5-pyrazolone (PMP) was added, and the mixture was allowed to stand at a heating temperature of 120 ° C. for 2 hours with a microwave generator (similar to Example 2). The pH of each reaction solution was 8.3.

反応終了後、100pmolのbisPMP標識キトテトラオース(実施例1と同様)を添加した後、1M塩酸で中和し、クロロホルムで洗浄した後、2,5−ジヒロド安息香酸(10mg/mL)と混合し、MALDI−TOF(/TOF)(実施例1と同様)により解析を行った。   After completion of the reaction, 100 pmol of bisPMP-labeled chitotetraose (same as in Example 1) was added, neutralized with 1M hydrochloric acid, washed with chloroform, and then mixed with 2,5-dihydrobenzoic acid (10 mg / mL). And it analyzed by MALDI-TOF (/ TOF) (same as Example 1).

図6に、検出された糖鎖のMALDIスペクトルを示す。反応溶媒がDMSO(図6(a))及びメタノール(図6(b))のいずれにおいても、同程度の糖鎖の回収が確認された。   FIG. 6 shows a MALDI spectrum of the detected sugar chain. The same degree of sugar chain recovery was confirmed when the reaction solvent was DMSO (FIG. 6 (a)) or methanol (FIG. 6 (b)).

以上より、ムチンのピラゾロン誘導体による遊離標識反応の反応溶媒として、DMSO及びメタノールが使用可能であることが示された。   From the above, it was shown that DMSO and methanol can be used as the reaction solvent for the free labeling reaction with the pyrazolone derivative of mucin.

(実施例5)
O−GalNAc型糖鎖を有する糖ペプチドのピラゾロン誘導体による遊離標識反応において、ペプチド分解がみられるか検討した。
(Example 5)
Whether or not peptide degradation was observed in a free labeling reaction of a glycopeptide having an O-GalNAc type sugar chain with a pyrazolone derivative was examined.

O−GalNAc型糖鎖を有する合成糖ペプチド(20μg/100μL)に、200μLの0.4M NaOH、200μLの0.5M 3−メチル−1−フェニル−5−ピラゾロン(PMP)のメタノール溶液を加え(反応溶媒:水)、マイクロ波発生装置(実施例2と同様)により加熱温度120℃に維持し、2時間静置した。反応溶液のpHは8.3であった。   To a synthetic glycopeptide having an O-GalNAc type sugar chain (20 μg / 100 μL), 200 μL of 0.4 M NaOH and 200 μL of 0.5 M 3-methyl-1-phenyl-5-pyrazolone (PMP) in methanol are added ( Reaction solvent: water) and a microwave generator (similar to Example 2) were maintained at a heating temperature of 120 ° C. and allowed to stand for 2 hours. The pH of the reaction solution was 8.3.

反応終了後、1M塩酸で中和し、反応液をクロロホルムで洗浄し、2,5−ジヒロド安息香酸(10mg/mL)と混合し、MALDI−TOF(/TOF)(実施例1と同様)により解析を行った。   After completion of the reaction, the reaction mixture was neutralized with 1M hydrochloric acid, the reaction solution was washed with chloroform, mixed with 2,5-dihydrobenzoic acid (10 mg / mL), and MALDI-TOF (/ TOF) (same as Example 1). Analysis was performed.

図7に、O−GalNAc型糖鎖を有する糖ペプチドの遊離標識反応後のMALDIスペクトルを示す。PMPによって標識された糖鎖及びペプチドのシグナルが出現し、ペプチドの分解したピークは検出されなかった。   FIG. 7 shows a MALDI spectrum after free labeling reaction of a glycopeptide having an O-GalNAc type sugar chain. Signals of sugar chain and peptide labeled with PMP appeared, and no peptide-degraded peak was detected.

以上より、O−GalNAc型糖鎖を有する糖ペプチドのピラゾロン誘導体による遊離標識反応において、ペプチドの分解はほとんど検出されず、反応が2時間で完了することが示された。これは、Carlson法をはじめとする従来のβ脱離反応の方法とは異なるpH条件下(水素イオン濃度で>10)で遊離標識反応を行うことで、ペプチドの分解が抑制され、それに伴う反応性の低下がマイクロ波照射にて補償されたことによると考えられる。As described above, in the free labeling reaction of the glycopeptide having an O-GalNAc type sugar chain with the pyrazolone derivative, almost no peptide degradation was detected, indicating that the reaction was completed in 2 hours. This is because the free labeling reaction is carried out under pH conditions (> 10 3 at a hydrogen ion concentration) different from those of conventional β-elimination reactions such as the Carlson method, and the peptide degradation is suppressed. It is considered that the decrease in reactivity was compensated by microwave irradiation.

(実施例6)
O−結合型糖鎖を有する糖タンパク質のピラゾロン誘導体による遊離標識反応において、マイクロ波照射による加熱温度の違いが反応効率に与える影響について検討した。
(Example 6)
In the free labeling reaction of a glycoprotein having an O-linked sugar chain with a pyrazolone derivative, the influence of the difference in heating temperature by microwave irradiation on the reaction efficiency was examined.

O−結合型糖鎖を有する糖タンパク質であるブタ胃ムチン(実施例3と同様)(1mg/mL、100μL)に、200μLの0.45M NaOH、及び200μLの0.5M 3−メチル−1−フェニル−5−ピラゾロン(PMP)のメタノール溶液を加え(反応溶媒:水)、マイクロ波発生装置(実施例2と同様)により加熱温度85℃、100℃、110℃、120℃、130℃及び140℃にて、2時間静置した。反応溶液のpHは8.3であった。   Porcine gastric mucin (as in Example 3) (1 mg / mL, 100 μL), a glycoprotein having an O-linked sugar chain, 200 μL of 0.45 M NaOH, and 200 μL of 0.5 M 3-methyl-1- A methanol solution of phenyl-5-pyrazolone (PMP) was added (reaction solvent: water), and the heating temperature was 85 ° C., 100 ° C., 110 ° C., 120 ° C., 130 ° C. and 140 ° C. using a microwave generator (same as in Example 2). It left still at 2 degreeC for 2 hours. The pH of the reaction solution was 8.3.

反応終了後、100pmolのbisPMP標識キトテトラオース(実施例1と同様)を添加した後、1M塩酸で中和し、反応液をイアトロビーズカラム(実施例3と同様)により精製し、2,5−ジヒロド安息香酸(10mg/mL)と混合し、MALDI−TOF(/TOF)(実施例1と同様)により解析を行った。   After completion of the reaction, 100 pmol of bisPMP-labeled chitotetraose (similar to Example 1) was added, neutralized with 1M hydrochloric acid, and the reaction solution was purified with an iatrobead column (same as Example 3). The mixture was mixed with 5-dihydrobenzoic acid (10 mg / mL) and analyzed by MALDI-TOF (/ TOF) (same as in Example 1).

図8に、糖タンパク質糖鎖のMALDIスペクトルを示す。図8(a)は加熱温度85℃、図8(b)は加熱温度100℃、図8(c)は加熱温度110℃、図8(d)は加熱温度120℃、図8(e)は加熱温度130℃、図8(f)は加熱温度140℃である。加熱温度120℃では、PMPよって標識された糖鎖の回収量が最も多かった(図8(d))。一方で、加熱温度140℃では、タンパク質の分解物と思われるピークが検出された(図8(f))。   FIG. 8 shows a MALDI spectrum of a glycoprotein sugar chain. 8A is a heating temperature of 85 ° C., FIG. 8B is a heating temperature of 100 ° C., FIG. 8C is a heating temperature of 110 ° C., FIG. 8D is a heating temperature of 120 ° C., and FIG. The heating temperature is 130 ° C., and FIG. 8 (f) is the heating temperature 140 ° C. At the heating temperature of 120 ° C., the recovery amount of sugar chains labeled with PMP was the largest (FIG. 8 (d)). On the other hand, at a heating temperature of 140 ° C., a peak that seems to be a protein degradation product was detected (FIG. 8F).

図9に、検出された糖鎖のヒストグラムを示す(外部標準により回収量を比較した)。マイクロ波照射による加熱温度120℃において、ピラゾロン誘導体によって標識されたO−結合型糖鎖の回収量が最も多かった。   FIG. 9 shows a histogram of the detected sugar chains (recovery amount was compared by an external standard). At the heating temperature of 120 ° C. by microwave irradiation, the recovery amount of the O-linked sugar chain labeled with the pyrazolone derivative was the largest.

以上より、ムチンのピラゾロン誘導体による遊離標識反応においては、マイクロ波照射による加熱温度120℃で最も反応効率が高いことが示された。   From the above, it was shown that in the free labeling reaction of mucin with a pyrazolone derivative, the reaction efficiency was highest at a heating temperature of 120 ° C. by microwave irradiation.

(実施例7)
糖タンパク質であるブタ胃ムチンのピラゾロン誘導体による遊離標識反応において、遊離標識された糖鎖総量の経時変化を評価した。
(Example 7)
In the free labeling reaction of porcine gastric mucin, a glycoprotein, with a pyrazolone derivative, the change over time in the total amount of free-labeled sugar chains was evaluated.

O−結合型糖鎖を有する糖タンパク質であるブタ胃ムチン(実施例3と同様)(1mg/mL、100μL)に、200μLの0.4M NaOH、及び200μLの0.5M 3−メチル−1−フェニル−5−ピラゾロン(PMP)のメタノール溶液を加え(反応溶媒:水)、マイクロ波発生装置(実施例2と同様)により加熱温度120℃にて、0.5時間、1時間、2時間、及び4時間静置した。反応溶液のpHは8.3であった。   Porcine gastric mucin (as in Example 3) (1 mg / mL, 100 μL), a glycoprotein having an O-linked sugar chain, 200 μL of 0.4 M NaOH, and 200 μL of 0.5 M 3-methyl-1- A methanol solution of phenyl-5-pyrazolone (PMP) was added (reaction solvent: water) and heated at 120 ° C. with a microwave generator (similar to Example 2) for 0.5 hour, 1 hour, 2 hours, And left for 4 hours. The pH of the reaction solution was 8.3.

比較例においては、前述同様のブタ胃ムチン(10mg/mL、10μL)に、20μLの0.4M NaOH、及び20μLの0.5M PMPのメタノール溶液を加え(反応溶媒:水)、サーマルサイクラーにより加熱温度85℃にて、2時間、4時間、8時間、及び16時間静置した。反応溶液のpHは8.3であった。   In the comparative example, 20 μL of 0.4 M NaOH and 20 μL of 0.5 M PMP methanol solution were added to porcine gastric mucin (10 mg / mL, 10 μL) as described above (reaction solvent: water) and heated by a thermal cycler. It left still at the temperature of 85 degreeC for 2 hours, 4 hours, 8 hours, and 16 hours. The pH of the reaction solution was 8.3.

反応終了後、100pmolのbisPMP標識キトテトラオース(実施例1と同様)を添加した後、1M塩酸で中和し、反応液をイアトロビーズカラム(実施例3と同様)により精製し、2,5−ジヒロド安息香酸(10mg/mL)と混合し、MALDI−TOF(/TOF)(実施例1と同様)により解析を行った。   After completion of the reaction, 100 pmol of bisPMP-labeled chitotetraose (similar to Example 1) was added, neutralized with 1M hydrochloric acid, and the reaction solution was purified with an iatrobead column (same as Example 3). The mixture was mixed with 5-dihydrobenzoic acid (10 mg / mL) and analyzed by MALDI-TOF (/ TOF) (same as in Example 1).

図10に、ブタ胃ムチンより遊離され、PMPにより標識された糖鎖総量の経時変化を示す(実施例(マイクロ波照射により120℃に加熱)及び比較例(サーマルサイクラーにより85℃に加熱))。比較例(サーマルサイクラーにより85℃に加熱)では、立ち上がりが遅く、反応開始16時間後においても回収量は1000pmolに満たなかった。一方で、実施例(マイクロ波照射により120℃に加熱)では、反応開始2時間後で回収量が最大となり、比較例に比して、約7倍の回収量が得られた。   FIG. 10 shows changes over time in the total amount of sugar chains released from porcine gastric mucin and labeled with PMP (Example (heated to 120 ° C. by microwave irradiation) and comparative example (heated to 85 ° C. by a thermal cycler)) . In the comparative example (heated to 85 ° C. by a thermal cycler), the rise was slow, and the recovered amount was less than 1000 pmol even 16 hours after the start of the reaction. On the other hand, in the example (heated to 120 ° C. by microwave irradiation), the recovery amount became maximum 2 hours after the start of the reaction, and about 7 times the recovery amount was obtained as compared with the comparative example.

以上より、ムチンのピラゾロン誘導体による遊離標識反応において、マイクロ波照射による加熱を行うことにより、遊離標識された糖鎖が効率良くかつ短時間に回収されることが示された。   From the above, it was shown that in the free labeling reaction of mucin with a pyrazolone derivative, free labeled sugar chains can be recovered efficiently and in a short time by heating by microwave irradiation.

(実施例8)
細胞ペレットを用いたピラゾロン誘導体による遊離標識反応により、O−結合型糖鎖を検出できるか検討した。
(Example 8)
It was investigated whether or not O-linked sugar chains could be detected by free labeling reaction with pyrazolone derivatives using cell pellets.

ヒトiPS細胞(HiPS−RIKEN−1A、理化学研究所)の細胞ペレット(1×10個)を、2%ドデシル硫酸ナトリウムを含むトリス酢酸緩衝液中(100μL)で、超音波処理(5秒照射+10秒インターバルを4セット)により溶解した。可溶化した細胞破砕液に、2μLの0.5Mトリス(2−カルボキシエチル)ホスフィン(終濃度約100mM)及び200mMのヨードアセトアミド(終濃度約20mM)を加え、タンパク質のジスルフィド結合を還元アルキル化した(室温、30分)。反応液に472μL(4倍量)の氷冷エタノールを加えてエタノール沈殿(−30℃、2時間)を行い、遠心分離(20000×g、10分、4℃)により、沈殿(タンパク質画分)と上清とに分けた。沈殿の方をO−結合型糖鎖解析に供した。沈殿に超純水を加えて溶解し、Amicon(ミリポア社)を用いて、分子量3000以上の糖タンパク質濃縮画分とした。Cell pellets (1 × 10 6 cells) of human iPS cells (HiPS-RIKEN-1A, RIKEN) were sonicated in tris acetate buffer (100 μL) containing 2% sodium dodecyl sulfate (irradiated for 5 seconds). +10 second intervals). 2 μL of 0.5 M tris (2-carboxyethyl) phosphine (final concentration of about 100 mM) and 200 mM of iodoacetamide (final concentration of about 20 mM) were added to the solubilized cell lysate to reductively alkylate the disulfide bond of the protein. (Room temperature, 30 minutes). 472 μL (4 times volume) ice-cold ethanol was added to the reaction solution, ethanol precipitation (−30 ° C., 2 hours) was performed, and centrifugation (20000 × g, 10 minutes, 4 ° C.) gave a precipitate (protein fraction). And the supernatant. The precipitate was subjected to O-linked sugar chain analysis. Ultrapure water was added to the precipitate to dissolve it, and Amicon (Millipore) was used to obtain a glycoprotein concentrated fraction having a molecular weight of 3000 or more.

回収した糖タンパク質濃縮画分100μLに、200μLの0.4M水酸化ナトリウム及び200μLの0.5M 3−メチル−1−フェニル−5−ピラゾロン(PMP)のメタノール溶液を加え(反応溶媒:水)、マイクロ波発生装置(実施例2と同様)により加熱温度120℃で2時間静置した。反応溶液のpHは8.3であった。   To 100 μL of the collected glycoprotein-enriched fraction, 200 μL of 0.4 M sodium hydroxide and 200 μL of a 0.5 M 3-methyl-1-phenyl-5-pyrazolone (PMP) methanol solution were added (reaction solvent: water), The mixture was allowed to stand at a heating temperature of 120 ° C. for 2 hours using a microwave generator (similar to Example 2). The pH of the reaction solution was 8.3.

反応終了後100pmolのbisPMP標識キトテトラオース(実施例1と同様)を添加した後、1M HClにより中和し、クロロホルムを加え洗浄することで過剰試薬を除去した後、グラファイトカーボン及びイアトロビーズ(実施例3と同様)により糖鎖部分を精製した。精製したサンプルを2、5−ジヒロド安息香酸(10mg/mL)と混合し、MALDI−TOF(/TOF)(実施例1と同様)により解析を行った。   After completion of the reaction, 100 pmol of bisPMP-labeled chitotetraose (same as in Example 1) was added, neutralized with 1M HCl, excess reagent was removed by washing with chloroform, graphite carbon and iatrobeads (Example 3), the sugar chain part was purified. The purified sample was mixed with 2,5-dihydrobenzoic acid (10 mg / mL) and analyzed by MALDI-TOF (/ TOF) (same as in Example 1).

図11に、検出されたO−結合型糖鎖のマススペクトルを示す。細胞ペレットから、各種のO−結合型糖鎖が高感度に検出された。   FIG. 11 shows a mass spectrum of the detected O-linked sugar chain. Various O-linked sugar chains were detected with high sensitivity from the cell pellet.

以上より、ピラゾロン誘導体による遊離標識反応を利用することで、細胞ペレットからO−結合型糖鎖を高感度に解析できることが示された。   From the above, it was shown that O-linked sugar chains can be analyzed with high sensitivity from cell pellets by utilizing a free labeling reaction with pyrazolone derivatives.

なお、本発明は、本発明の広義の精神及び範囲を逸脱することなく、様々な実施形態及び変形が可能とされるものである。また、上述した実施形態は、本発明を説明するためのものであり、本発明の範囲を限定するものではない。つまり、本発明の範囲は、実施形態ではなく、請求の範囲によって示される。そして、請求の範囲内及びそれと同等の発明の意義の範囲内で施される様々な変形が、本発明の範囲内とみなされる。   It should be noted that the present invention can be variously modified and modified without departing from the broad spirit and scope of the present invention. Further, the above-described embodiment is for explaining the present invention, and does not limit the scope of the present invention. That is, the scope of the present invention is shown not by the embodiments but by the claims. Various modifications within the scope of the claims and within the scope of the equivalent invention are considered to be within the scope of the present invention.

本発明は、2013年5月31日に出願された日本国特許出願2013−115782号に基づく。本明細書中に日本国特許出願2013−115782号の明細書、特許請求の範囲、図面全体を参照として取り込むものとする。   The present invention is based on Japanese Patent Application No. 2013-115782 filed on May 31, 2013. The specification, claims, and entire drawings of Japanese Patent Application No. 2013-115782 are incorporated herein by reference.

本発明によれば、効率良くかつ短時間に、試料中の修飾基の定量的、定性的分析を行うことが可能であり、修飾基の高感度な構造解析や定量分析も可能である。このように、本発明によりO−結合型糖鎖をはじめとする修飾基の網羅的な解析が可能となり、生物学や医学への貢献が期待される。   According to the present invention, quantitative and qualitative analysis of a modifying group in a sample can be performed efficiently and in a short time, and highly sensitive structural analysis and quantitative analysis of the modifying group are also possible. Thus, the present invention enables comprehensive analysis of modifying groups including O-linked sugar chains, and is expected to contribute to biology and medicine.

Claims (9)

修飾された糖タンパク質と、ピラゾロン誘導体、イソキサゾロン誘導体、ヒダントイン誘導体、ローダニン誘導体、及びマレイミド誘導体のうち少なくとも1つである標識剤と、を含むpH6.0〜pH10.0の溶液に100〜130℃の温度でマイクロ波を照射する工程を含む、
試料中の修飾された糖タンパク質のセリン残基及びスレオニン残基のうち少なくとも1つから修飾基を遊離し、標識するための方法。
100-130 ° C. in a pH 6.0-pH 10.0 solution containing the modified glycoprotein and a labeling agent that is at least one of pyrazolone derivatives, isoxazolone derivatives, hydantoin derivatives, rhodanine derivatives, and maleimide derivatives . Including a step of irradiating microwaves at a temperature ,
A method for releasing and labeling a modifying group from at least one of a serine residue and a threonine residue of a modified glycoprotein in a sample.
前記溶液のpHは、pH7.5〜pH9.0である、
ことを特徴とする請求項1に記載の方法。
The pH of the solution is pH 7.5 to pH 9.0.
The method according to claim 1.
修飾基が遊離されたセリン残基及びスレオニン残基のうち少なくとも1つが標識される、
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の方法。
At least one of a serine residue and a threonine residue from which the modifying group is released is labeled;
The method according to claim 1 or 2, characterized in that
前記標識剤は、ピラゾロン誘導体である、
ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の方法。
The labeling agent is a pyrazolone derivative.
The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that:
標識剤とともにチオール化合物を用いる、
ことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の方法。
Using a thiol compound with a labeling agent,
The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that:
前記修飾基は、翻訳後修飾基である、
ことを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の方法。
The modifying group is a post-translational modifying group,
6. A method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that
前記翻訳後修飾基は、O−結合型糖鎖である、
ことを特徴とする請求項6に記載の方法。
The post-translational modification group is an O-linked sugar chain.
The method according to claim 6.
請求項1乃至7のいずれか1項の方法により試料中の修飾された糖タンパク質のセリン残基及びスレオニン残基のうち少なくとも1つから遊離され、標識された修飾基を分析する、
ことを特徴とする修飾基の解析方法。
Analyzing a labeled modifying group released from at least one of serine and threonine residues of a modified glycoprotein in a sample by the method according to any one of claims 1 to 7.
And a method for analyzing the modifying group.
遊離糖鎖と、ピラゾロン誘導体、イソキサゾロン誘導体、ヒダントイン誘導体、ローダニン誘導体、及びマレイミド誘導体のうち少なくとも1つである標識剤と、を含むpH6.0〜pH10.0の溶液に100〜130℃の温度でマイクロ波を照射する工程を含む、
遊離糖鎖の標識方法。
A solution of pH 6.0 to pH 10.0 containing a free sugar chain and a labeling agent that is at least one of a pyrazolone derivative, an isoxazolone derivative, a hydantoin derivative, a rhodanine derivative, and a maleimide derivative at a temperature of 100 to 130 ° C. Including a step of irradiating microwaves,
A method for labeling free sugar chains.
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