JP7202554B2 - Cleavage methods, analytical methods and specific cleavage reagents specifically cleaving the Ca-C bonds and/or side chains of peptide backbones - Google Patents

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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 cleaving methods, analytical methods and specific cleaving reagents that specifically cleave Cα-C bonds and/or side chains of peptide backbones.

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 particular bond in a molecule such as a protein or peptide, the resulting molecule is analyzed. In such analysis, data analysis utilizing the specificity of cleavage facilitates determination of the amino acid sequence and the like.

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。 An example of such an analysis is an analysis using in-source decomposition (MALDI-ISD analysis) during matrix-assisted laser desorption ionization mass spectrometry (MALDI-MS). The most widely used matrix for this MALDI-ISD analysis is 1,5-diaminonaphthalene (1,5-DAN). 1,5-DAN specifically cleaves N—Cα bonds to generate mainly c-series ions and z-series ions as fragment ions generated by ISD (ISD fragment ions). In addition to 1,5-DAN, 2,5-dihydroxybenzoic acid (2,5-DHB), 5,1-aminonaphthol (5,1-ANL ) (Patent Document 1), 1,5-dihydroxynaphthalene (1,5-DHN), 5-aminosalicylic acid (5-ASA), 2-aminobenzoic acid (2-AA), and 2-aminobenzamide (2- AB), etc. have been reported (Non-Patent Documents 1, 2, 3, 4). However, with these matrices, it is difficult to distinguish between leucine and isoleucine, which are isomers with different side chain structures and the same mass. ) has the problem of not producing series ions. In addition, 1,5-DAN, which is the most widely used, is known to have problems such as high toxicity, high volatility, and instability as a reagent because it is easily oxidized.

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, by specifically cleaving the Cα-C bond, it is possible to use a matrix that mainly produces a-series ions, x-series ions, and further d-series ions as ISD fragment ions. In this case, it is possible to distinguish between leucine and isoleucine by d-series ions, and fragment ions are also produced by cleavage across proline (Pro), so that amino acid sequence information can be obtained more reliably. Matrices for ISD that specifically cleave Cα-C bonds include 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. (Non-Patent Documents 1, 2, 3, 4), but there is a general problem of lower sensitivity than matrices such as 1,5-DAN that specifically cleave N-Cα bonds.

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。 Recently, the inventors have more sensitively identified 3-hydroxy-4-nitrobenzoic acid (3H4NBA) and its isomers as ISD fragment ions by Cα-C bond and side chain cleavage, a-series ions and d-series ions. (Patent Documents 2 and 3, Non-Patent Documents 5 and 6). These matrices have been shown to generate a-series and d-series ions from Cα-C bond and side chain cleavage with similar or greater sensitivity than 1,5-DAN. Until then, this 3H4NBA had been reported as a matrix for sensitive ionization of peptides modified with a 2-nitrobenzenesulfenyl group (Patent Document 4, Non-Patent Document 7), and Cα of the peptide backbone of proteins and peptides. The properties of specifically cleaving -C bonds and side chains were unknown.

特開2013‐130570号公報JP 2013-130570 A 特開2017-166999号公報JP 2017-166999 A 特開2017-207312号公報JP 2017-207312 A 特開2004-326391号公報JP-A-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-nitrobenzenesulfenyl-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。 A matrix that sensitively cleaves the Cα-C bonds and/or side chains of the peptide backbone is lacking.

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 0007202554000001

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 0007202554000002
A first aspect of the present invention is a cleavage method for specifically cleaving Cα-C bonds and/or side chains of a peptide backbone, comprising: 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): irradiating said sample with a laser in the presence of at least one acid.
Figure 0007202554000001

A second aspect of the present invention is based on cleaving said molecule by the cleaving method of the first aspect and said irradiation cleaves Cα-C bonds and/or side chains of said peptide backbone. determining the amino acid sequence of said peptide backbone.
A third aspect of the present invention is a specific cleaving reagent for cleaving the C-Cα bond and/or side chains of a peptide backbone, comprising 3,5-dihydroxy- It relates to a specific cleaving reagent containing at least one of 2-nitrobenzoic acid and 3,5-dihydroxy-4-nitrobenzoic acid represented by structural formula (2) below.
Figure 0007202554000002

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, Cα-C bonds and/or side chains of the peptide backbone can be cleaved and the products can be detected 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 flow chart 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 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 kit for mass spectrometry. 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 shows the ISD spectra of N-acetyl-renin substrates using 35H2NBA (top), 35H4NBA (middle) and 3H4NBA (bottom) as ISD matrices. 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 the ISD spectra of angiotensin I using 35H2NBA (top), 35H4NBA (middle) and 3H4NBA (bottom) as ISD matrices. 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 shows the ISD spectra of amyloid β(1-16) using 35H2NBA (top), 35H4NBA (middle) and 3H4NBA (bottom) as ISD matrices. 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 the 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 the 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。 Embodiments for carrying out the present invention will be described below 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 flow chart showing the flow of the analysis method of this embodiment. At 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。
(Regarding the sample)
The sample is not particularly limited as long as it contains or may contain a molecule having a peptide backbone comprising multiple amino acids linked by peptide bonds, such as a protein or peptide (hereinafter referred to as a molecule to be analyzed). In the following, the molecule to be analyzed may have any modification including a cleavable peptide backbone Cα-C bond. The term peptide may refer to molecules with a peptide backbone of 2 or more but less than 50 amino acids and the term protein may refer to molecules with a peptide backbone of 50 or more amino acids, with the customary exceptions. Yes, and the boundary between peptides and proteins is 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 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). contains at least one In the following, 3,5-dihydroxy-2-nitrobenzoic acid is arbitrarily referred to as 35H2NBA and 3,5-dihydroxy-4-nitrobenzoic acid is arbitrarily referred to as 35H4NBA.

Figure 0007202554000003
Figure 0007202554000003

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 cleaving reagents that specifically cleave peptide backbones and/or side chains. After step S1001 ends, 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) with Matrix Assisted Laser Desorption/Ionization (MALDI) 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 preparing a sample for mass spectrometry, droplets of a mixture containing a sample and a matrix reagent are formed on a MALDI sample plate, and then the solvent is removed from the mixture to form a droplet containing the molecule to be analyzed and the matrix. Mixed crystals are obtained as samples 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 MALDI sample plate is not particularly limited, and known plates can be used. The MALDI sample plate can be a conductive metal plate, such as 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。 Water, acetonitrile (ACN), trifluoroacetic acid (TFA), methanol (MeOH), ethanol (EtOH), tetrahydrofuran (THF) and dimethylsulfoxide (DMSO) or is selected from a solution or the like obtained by mixing at least two of 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 An aqueous DMSO solution or the like can be used, and more preferably an aqueous ACN solution or an aqueous ACN-TFA 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。
A method for preparing a mixture containing a sample and a matrix reagent is not particularly limited. For example, a solvent is added to a sample to prepare a solution containing the sample (hereinafter referred to as sample solution). On the other hand, the solvent is added to the matrix reagent to prepare a matrix-containing solution (hereinafter referred to as matrix solution). The prepared sample solution and matrix solution can be dropped onto the MALDI sample plate in any order to form droplets of a mixture of the two. Such a method is called an on-target mix method because the sample and matrix are mixed on the MALDI sample plate. Alternatively, the matrix solution may be added to the sample, or the sample solution may be added to the matrix, and the resulting mixed solution of the sample and matrix may be dropped onto the MALDI sample plate to form droplets.
A sample for mass spectrometry may be prepared using a matrix additive. The type of such additive is not particularly limited as long as it has an arbitrary effect such as improvement of sensitivity. In preparing a sample for mass spectrometry containing an additive, a solvent can be added to the additive to prepare an additive solution, and this 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 droplets formed on the MALDI sample plate is not particularly limited. If wells are formed in the MALDI sample plate, droplets can be formed so as to fit in the wells. The droplet size can be, for example, between 0.1 μL and 2 μL, and can be, 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 of removing the solvent from the droplets formed on the MALDI sample plate is not particularly limited, and air drying, drying under vacuum, or the like can be performed, for example. The amount of the matrix contained in the sample for mass spectrometry corresponding to one droplet can be, for example, 1 pmol to 1,000 nmol, preferably 10 pmol to 100 nmol. The amount of molecules contained in the sample can be, for example, 1 amol to 100 pmol, or 100 amol to 50 pmol, for 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 at the contact surface with the MALDI sample plate. That is, the outer edge of the mixed crystal is substantially circular. The average diameter of the mixed crystal may vary depending on the amount of the sample, the amount of matrix, the amount of the mixed liquid added dropwise, the composition of the solvent, etc., but it should be, for example, 0.1 to 3 mm, preferably 0.5 to 2 mm. can be done. The average diameter is the arithmetic mean of the length of the line segment cut off at the outer edge of the mixed crystal from the straight line passing through the center of gravity of the approximate circle in one mass spectrometry sample.

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 an ordinary metal plate is used as the MALDI sample plate, the molecules to be analyzed are mainly present within the approximate circle. Therefore, the molecules to be analyzed can be easily ionized without specifying the irradiation position of the laser during ionization. After step S1003 ends, 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 sample for mass spectrometry prepared in step S1003 is irradiated with a laser to perform mass spectrometry. A sample for mass spectrometry including a sample and a matrix is irradiated with a laser to generate ions dissociated by In-Source Decay (ISD) (hereinafter referred to as fragment ions). The generated fragment ions are moved by the action of the electric field formed by the conductive MALDI sample plate 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 the mass spectrometer are detected by an ion detector. Data obtained by 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 ionization is performed by MALDI. Any one or more mass separation methods such as quadrupole, ion trap, and time-of-flight can be used in combination as appropriate. The mass spectrometer is not particularly limited as long as it is combined with an ion source for performing MALDI. The mass spectrometer is, for example, a MALDI-TOF (Matrix Assisted Laser Desorption Ionization-Time of Flight) mass spectrometer, a MALDI-QIT (Matrix Assisted Laser Desorption Ionization-Quadrupole Ion Trap) mass spectrometer, a MALDI- QIT-TOF (matrix-assisted laser desorption/ionization-quadrupole ion trap-time-of-flight) mass spectrometer, MALDI-FTICR (matrix-assisted laser desorption/ionization-Fourier transform ion cyclotron resonance) mass spectrometer, 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 found that the use of 35H2NBA or 35H4NBA described above as a matrix favorably produces a-series ions, x-series ions, and d-series ions in in-source 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 cleavage of the peptide main chain. FIG. 2 shows structural formula F of a peptide formed by peptide bonding of four amino acids as a non-limiting example. 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 main chain, the ions corresponding to the N-terminal side of the molecule having the peptide main chain are a-series ions (a 1 , a 2 and a 3 ), and the C-terminal side corresponds to ions are called x-series ions (x 1 , x 2 and x 3 ). Similarly, when the C—N bond is broken, 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 called the 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 this embodiment. In the presence of 3,5-dihydroxy-2-nitrobenzoic acid (35H2NBA) as a matrix, a sample containing proteins, peptides, etc. is irradiated with a laser. Hydrogen radicals are abstracted by 3-hydroxy-4-nitrobenzoic acid from the molecule M to be analyzed by laser irradiation, and the molecules to be analyzed ([MH]) from which the hydrogen radicals are abstracted are generated (arrow A1). . The nitro group of 35H2NBA has a high ability to accept hydrogen radicals, and is likely to cause a hydrogen radical abstraction reaction from the molecule to be analyzed. When the hydrogen radical abstraction reaction from the amide site of the peptide backbone by the nitro group of 35H2NBA causes cleavage of the Cα-C bond of the peptide backbone, at least one of a-series and x-series ions is generated. (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 generated from the a-series ion species by side chain cleavage (arrow A3). 35H4NBA can generate a-series ions, x-series ions, and d-series ions by a similar mechanism. In the d-series ions generated in this way, different ions can be produced depending on whether the leucine side chain is cleaved or the isoleucine side chain is cleaved. For details, refer to Scheme 7 of Non-Patent Document 3 below. In a preferred embodiment, 35H2NBA or 35H4NBA cleaves the Cα-C bond of the peptide backbone or cleaves the Cα-C bond and side chains 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 desired a-series ions, x-series ions, or d-series ions are 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, after step S1005 ends, step S1007 is started. In step S1007, the data (measurement data) obtained by mass spectrometry in step S1005 are analyzed to determine the amino acid sequence of the molecule to be analyzed. The data analysis in step S1007 is preferably performed by a processor such as a CPU included in the above-described 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 produced by in-source 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。 These peaks are identified by utilizing that the peptide main chain and/or side chains are cleaved in the laser irradiation in step S1005. For example, in the example of FIG. 2, suppose a 1 ion, a 2 ion and a 3 ion are detected. In this case, the mass difference between the a1 and a2 ions corresponds to two hydrogen atoms, two carbon atoms, one oxygen atom and the side chain R2 . The mass difference between the a2 and a3 ions corresponds to 2 hydrogen atoms, 2 carbon atoms, 1 oxygen atom and the side chain R3. The types of side chains are limited because they are based on about 20 representative amino acids. When at least one of the a-series ions and the x-series ions is detected, such regularity is used to assign the ion species of the optimum fragment ion to the peak pattern of the mass spectrum, The amino acid sequence of the protein or peptide from which the fragment ions are generated can be determined. From this point of view, and from the m/z of the assumed d-series ions, it is also possible to distinguish between leucine and isoleucine. For example, when a-series ions and d-series ions are detected, an amino acid sequence can be determined that can distinguish between leucine and isoleucine. Algorithms for determining these amino acid sequences are not particularly limited, and known software and 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 spectrometry kit suitable for use in the analysis method according to the present embodiment is provided. By providing a mass spectrometry kit, it is possible to more easily procure articles such as matrix reagents necessary for the above-described 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 the kit for mass spectrometry according to this embodiment. A mass spectrometry kit 1 comprises a matrix reagent 10 as a specific cleaving reagent for cleaving a C-Cα bond and/or a side chain of a peptide main chain, and a container storing the matrix reagent 10 (hereinafter referred to as a reagent container 11 ). Matrix reagent 10 includes 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 to cause in-source degradation.
The mass spectrometry kit 1 may also contain other items used in mass spectrometry, such as the matrix additive or the above-described solvent added to the matrix reagent 10 . Moreover, 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。
(Mode)
It will be appreciated by those skilled in the art that the multiple exemplary embodiments described above, or variations thereof, are specific examples of the following aspects.

(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。 (Section 1) A cleavage method according to one aspect is a cleavage method for specifically cleaving a Cα-C bond and/or a side chain of a peptide main chain, wherein a plurality of amino acids are peptide-bonded to each other. and irradiating the sample with a laser in the presence of at least one of 3,5-dihydroxy-2-nitrobenzoic acid and 3,5-dihydroxy-4-nitrobenzoic acid Prepare to do. This cleaves the Cα-C bond and/or side chains of the peptide backbone and allows sensitive detection of the product.

(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。 (Section 2) In the analysis method according to one aspect, the molecule is cleaved by the cleavage method according to the aspect of the first aspect, and the Cα-C bond and/or side chain of the peptide main chain is cleaved by the irradiation. determining the amino acid sequence of the peptide backbone based on 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 an analysis method according to another aspect, in the analysis method according to the aspect of Clause 2, it may comprise performing matrix-assisted laser desorption/ionization mass spectrometry, wherein the matrix-assisted laser desorption/ionization In mass spectrometry, a sample for mass spectrometry comprising 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. may This makes it easier to analyze the measurement data by MALDI, which tends to generate 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。 (Section 4) An analysis method according to another aspect is the analysis method according to the aspect of Clause 3, wherein in the matrix-assisted laser desorption/ionization mass spectrometry, a-series ions and x-series ions obtained by the irradiation At least one of may be detected. Thus, 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。 (Section 5) An analysis method according to another aspect is the analysis method according to the aspect of Clause 3, wherein in the matrix-assisted laser desorption ionization mass spectrometry, a-series ions and d-series ions obtained by the irradiation may be detected. As a result, the amino acid sequence can be accurately determined while distinguishing between leucine and isoleucine.

(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) A specific cleaving reagent according to one aspect is a specific cleaving reagent for cleaving a Cα-C bond and/or side chain of a peptide backbone comprising 3,5-dihydroxy-2-nitro At least one of benzoic acid and 3,5-dihydroxy-4-nitrobenzoic acid. This cleaves the Cα-C bond and/or side chains of the peptide backbone and allows sensitive detection of the product.

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 in 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 examples below.

<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. Sample solutions include N-acetyl-renin substrate, angiotensin I, amyloid β (1-16), adrenocorticotropic hormone (ACTH) (18- 39), and 20 pmol/μL 50% ACN 0.1% TFA aqueous solution containing amyloid β (1-40) was prepared. Numbers in parentheses above indicate sequence numbers of amino acids from the N-terminus on the amino acid sequence.
2. 10 mg/mL 50% ACN 0.1% TFA aqueous solutions of 35H2NBA (synthesized at Hiroshima University), 35H4NBA (synthesized at Hiroshima University), and 3H4NBA (synthesized at Hiroshima University, see Patent Document 2) were prepared as matrix solutions. At this time, a saturated solution of 3H4NBA was used.
3. Immediately after dropping 0.5 μL of the sample solution onto the MALDI plate, 0.5 μL of the matrix solution was dropped (on-target mix method). After that, it was air-dried to prepare a sample/matrix mixed crystal.
4. The MALDI plate was inserted into a laser ionization time-of-flight mass spectrometer AXIMA Performance (manufactured by Shimadzu/Kratos), and after evacuation, each crystal on the MALDI plate was subjected to MALDI-ISD analysis. 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。
<Results>
FIG. 5 shows ISD matrices (35H2NBA (top) and 35H4NBA (middle)) that specifically cleave Cα-C bonds and side chains in the above embodiment and conventional Cα-C bonds and side chains that are specifically cleaved. ISD spectrum of N-acetyl-rennin substrate (MW 1801.1) with cleaving ISD matrix 3H4NBA (bottom). The right side of FIG. 5 shows an enlarged view of the peak of a10- ion among the a-series ions, and its resolution and S/N ratio (signal/noise ratio). Resolution was obtained by dividing the m/z corresponding to the peak intensity by the half-width of the peak. S/N ratio was obtained by dividing peak intensity by baseline noise. An ISD spectrum is a mass spectrum obtained by detecting fragment ions produced by in-source decomposition. The horizontal axis of the ISD spectrum is the m/z of the detected ions, and the vertical axis is the relative intensity (% Int.) of the detected ions.

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 ISD matrices (35H2NBA (top) and 35H4NBA (middle)) that specifically cleave Cα-C bonds and side chains in the above embodiment and conventional Cα-C bonds and side chains that are specifically cleaved. ISD spectrum of angiotensin I (MW 1296.5) using the cutting ISD matrix 3H4NBA (bottom). The right side of FIG. 6 shows an enlarged view of the peak of the a6- ion among the a-series ions, and its resolution and S/N ratio.

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 ISD matrices (35H2NBA (top) and 35H4NBA (middle)) that specifically cleave Cα-C bonds and side chains in the above embodiment and conventional Cα-C bonds and side chains that are specifically cleaved. ISD spectrum of amyloid β(1-16) (MW 1955.1) using the cleaving ISD matrix 3H4NBA (bottom). The right side of FIG. 7 shows an enlarged view of the a10- ion peak, its resolution and S/N ratio.

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 embodiment described above. 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 an ISD matrix (35H2NBA) that specifically cleaves Cα-C bonds 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 matrices, ISD analysis of proteins or peptides detected at m/z 2000 or less showed both a-series ions and d-series ions were produced (Figs. 5-7). At this time, the resolution and S/N of ISD fragments by 35H2NBA and 35H4NBA were comparable to or higher than those of 3H4NBA, the conventional matrix (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. 5-7).

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)。 For ISD of ACTH 18-39 detected at m/z 2400 or higher, 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, an ISD fragment was 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。 These results confirmed that 35H2NBA and 35H4NBA are effective as novel ISD matrices that specifically cleave Cα-C bonds and side chains. In particular, all compounds exhibited high resolution and S/N for proteins or peptides detected at m/z 2000 or less, confirming their effectiveness as highly sensitive and highly accurate ISD matrices. . In particular, 35H2NBA was confirmed to yield 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。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 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 0007202554000004
A cleavage method for specifically cleaving Cα-C bonds and/or side chains of a peptide backbone, comprising:
providing a sample containing a molecule having a peptide backbone in which a plurality of 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) and irradiating the sample with a laser.
Figure 0007202554000004
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。
cleaving the molecule by the cleaving method of claim 1;
determining the amino acid sequence of the peptide backbone based on the cleavage of Cα-C bonds and/or side chains 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,
performing matrix-assisted laser desorption ionization mass spectrometry;
In said matrix-assisted laser desorption/ionization mass spectrometry, a matrix for mass spectrometry comprising said sample and a matrix comprising at least one of 3,5-dihydroxy-2-nitrobenzoic acid and 3,5-dihydroxy-4-nitrobenzoic acid A method of analysis, wherein the sample is subjected to said 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,
The analysis method, wherein at least one of a-series ions and x-series ions obtained by the irradiation is detected in the matrix-assisted laser desorption/ionization mass spectrometry.
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,
The method of analysis, wherein the matrix-assisted laser desorption/ionization mass spectrometry detects 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 0007202554000005
A specific cleaving reagent for cleaving C-Cα bonds and/or side chains of a peptide backbone, comprising:
3,5-dihydroxy-2-nitrobenzoic acid represented by the following structural formula (1) and at least one of 3,5-dihydroxy-4-nitrobenzoic acid represented by the following structural formula (2), Specific cleaving reagent.
Figure 0007202554000005
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