JPS6391564A

JPS6391564A - ペプチドのアミノ酸配列推定方法

Info

Publication number: JPS6391564A
Application number: JP23758786A
Authority: JP
Inventors: Yoshio Niwa; 丹羽　吉夫; Keiichiro Ishikawa; 石川　啓一郎
Original assignee: Agency of Industrial Science and Technology
Current assignee: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Priority date: 1986-10-06
Filing date: 1986-10-06
Publication date: 1988-04-22

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明はペプチドの質量スペクトルにより、アミノ酸配
列を高い信頼度で自動的に速（推定する方法に関する。

〔従来技術〕

質量スペクトルは、分子量の測定、物質の同定２分析に
有力な手段である。質量スペクトルには分子イオン以外
に分子イオンが分解してできた種々のイオンも現れる。

分子イオンの分解の仕方にはもとの分子の化学構造が反
映されるので、質量スペクトルは、物質の同定や化学構
造の推定に広く用いられている。

従来の質量スペクトルによるアミノ酸配列推定法では、
最初に質量スペクトルに現れる多数のピークの中から配
列を特徴づけるシーケンスピークを何本か選び出し、実
測分子量と一致する分子量を有する全て、のアミノ酸配
列の中からこれらのシーケンスピークを与える可能性が
高い配列を探し出す方法がとられていた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、このシーケンスピークを選択する従来の
アミノ酸配列推定法は次の欠点がある。

（１）　　シーケンスピークを選択する方法が一定の規
則に基づいたものでなく、全く任意なものであるので、
推定結果の信頼性が低い。

（２）　　膨大な数の配列を扱うので、計算時間も膨大
となり、コンピュータを用いても８量体以上の長鎖のペ
プチドの配列推定は実際上不可能である。

本発明はかかる従来技術の欠点を解消すべく検討した結
果、得られたものである。

したがって本発明の目的は長鎖のペプチドにも適用でき
、実測質量スペクトルを入力すれば全く自動的に、未知
ペプチドのアミノ酸配列を高信頼度で推定できるペプチ
ドのアミノ酸配列推定方法を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的を達成するため、本発明は次の手段をとる。

即ち、本発明のペプチドのアミノ酸配列推定方法はペプ
チド末端からアミノ酸を一定個数ずつ付加していき、組
立てられたアミノ酸部分配列を未知ペプチドのアミノ酸
配列の中に見出す確率を未知ペプチドの実測質量スペク
トルを用いて計算し、この確率が大きい部分配列をある
個数選び出し、これらに更にアミノ酸を一定個数付は加
え、すべての部分配列の分子量が実測分子量と等しいか
、それより大きくなるまで同様の操作を繰返し、実測分
子量と一致するアミノ酸配列を未知ペプチドのアミノ酸
配列の中に見出す確率の大きい順序に並べ、自動的に未
知ペプチドのアミノ酸配列を推定できるようにしたこと
を特徴とするものである。

以下、図面を用いて本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明のペプチドアミノ酸配列推定方法の手順
を示す流れ図である。

本発明の方法では、まず、質量分析針から直接に、又は
、手入力によりコンピュータメモリに格納した実測質量
スペクトルに対しである数式によりベースライン補正、
同位体補正および強度補正を行い、推定用スペクトルを
作成する（ステップ■）。次に、アミノ酸ｎ個から成る
部分配列（合計１８ｎ個）を組立てる（ステップ■）。

組立てられた部分配列に対して、推定用スペクトルを用
いて部分配列を未知ペプチドのアミノ酸配列の中に見出
す確率を、構成アミノ酸残基の質量より分子量を、ある
数式により計算する（ステップ■）。部分配列の分子量
と未知試料の実測分子量とを比較することにより、部分
配列が候補アミノ酸配列であるか否か（ステップ■）、
延長可能な部分配列であるか否か（ステップ■）を判定
し、条件を満たす部分配列を、それぞれ、候補アミノ酸
配列（ステップ■）および延長可能部分配列（ステップ
■）として保存する。ステップ■で組立てられた全ての
部分配列に対して、ステップ■〜■の作業を繰返す（ル
ープ■）。

ループ■の作業が完了したら、ステップ■で保存された
延長可能部分配列の個数を調べ（ステップ■）、延長可
能部分配列が残っていれば、未知ペプチドのアミノ酸配
列の中にそれらを見出す確率の大きい順序に並べ、上位
Ｎ個の部分配列に更にｍ個のアミノ酸を付加することに
より新たにＮ　Ｘ　１Ｂ”個の部分配列を組立てる（ス
テップ＠ｌ）。

ステップ［相］で組立てられた全ての部分配列に対して
、再びステップ■〜■の作業を繰返し、ループ■の作業
が完了したら、ステップ■で保存された延長可能部分配
列の個数を調べ（ステップ■）、延長可能部分配列の個
数が０になるまでループ■の作業を繰返し、ペプチド鎖
長をｍ個ずつ延長していく。延長可能部分配列の個数が
０になったら、ステップ■で保存された候補アミノ酸配
列を未知ペプチドのアミノ酸配列の中に見出す確率の大
きい順序に並べて、その結果を出力する（ステップ■）
。

ｎ、ｍ、Ｎは任意の値を選ぶことができるが、ｎ、ｍ、
Ｎの値が大きくなると計算時間および計算に必要とする
記憶容量が増大する。通常、ｎ＝２又は３、ｍ−２、Ｎ
＝１００が適当である。

配列の組立てをペプチドのＮ末端から開始する場合とＣ
末端から開始する場合の二通りについて、ｎ＝２と３の
二通り、合計四通りの場合に対して、ｍ＝２およびＮ＝
１００として前記の解析を行い、それぞれの解析から得
られた候補アミノ酸配列を寄せ集め、未知ペプチドのア
ミノ酸配列の中にそれらを見出す確率の大きい順序に並
べることにより、推定結果の信頼度を向上させることが
できる。

また、ステップ■におけるベースライン、同位体および
強度の補正には、たとえば次のような方法が好ましい。

（１）ベースライン補正質量数ｍに対する実測ピーク強度１　（ｍ）を用いて、
（Ｉ）式により質量数ｍに対するしきい値Ｉ　　（ｍ）
を計算し、得られたＩ　　（＋＋＋）を用いて、ベース
ライン補正強度１　’　（ｍ）を（ＩＩ）式により計算
する。

Ｉ”　（ｍ）　＝　（（−−ｍ）　Ｉ　（ｍ−）＋（ｍ
−ｍ−）Ｉ（♂）〕〕バー−ｍ−（Ｉ）ｍ−：質量数ｍ
−２５とｍ−１の間で最小強度を与える質量数ｍｌ：質量数ｍ＋ｌとｍ＋２５の間で最小強度を与える
質量数（２）同位体補正ベースライン補正をしたスペクトルＩ　’　（ｍ）に対
して、低質量側より、逐次、（Ｉ［Ｉ）式を適用して同
位体補正をした強度１　”　（ｒｒｒ）を計算する。

１”　［ｍ）　＝Ｉ　（ｍ）　Ｘ（１＋６．Ｉ　Ｘｌ０
−’　Ｘ−つｍ　＋１，５　ｘｉｏ　　ｘ　ｍｌ）ビ（ｍ＋１）　＝１’　（ｍ＋１）−Ｉ’　（ｍ）　ｘ
ｓ、ｓ　　ｘｉｏ″Ｘｍ　　　（Ｉ［［）ビ（＋１＋２
）＝１’（１＋２）−Ｉ’（１）Ｘ（６，３Ｘ１０　　
Ｘ・＋１．５　ｘｌＱ−’ｘ・２）ｔ（３）強度補正同位体補正をしたスペクトル１″（＋ａ）に対して、（
１’！／）式により強度補正をしたスペクトルＩ　”　
（＋＋＋）を計算する。

Ｉ　”　（ｍ）　＝　ｋ　Ｘ　Ｉ”　（ｍ）　Ｘ＋ｓ　
　　　　（Ｎ）ｋ：定数また、ステップ■において、部分配列がペプチドの中に
ある確率Ｓを計算する数式は、次のものを用いるのが好
ましい。

シ：部分配列から計算されるシーケンスピークの質量数〔実施例〕以下、本発明のペプチドアミノ酸配列推定方法を前記の
四通りの場合に対して行う方式について、実施結果と計
算速度について説明する。

第２図に示した高速原子衝撃法で測定したアンギオテン
シン■の質量スペクトルを用いてアミノ酸組成が未知で
あるとして推定された上位１０個の候補アミノ酸配列を
第１表に示す。この表が示すように、正しいアミノ酸配
列が第１位として推定され、低位の候補配列でも部分的
に正しい配列を見出すことができる。

第２表は、アミノ酸組成が既知であるとした場合と未知
であるとした場合について、幾つかのペプチドに対する
実施成績を、正しいアミノ酸配列が候補配列中に現れる
順位として示したものである。アミノ酸分析によりアミ
ノ酸組成が予め分かっている場合には、第２表のＡ列に
示すように、すべてのペプチドに対して正しい結果が第
１位として推定される。また、アミノ酸組成が未知であ
る場合にも、第２表のＢ列に示すように、殆どのペプチ
ドに対して正しい結果が候補配列中の上位に推定される
が、正しい結果が候補配列中に見出せない場合もある。

この結果は本発明のペプチドアミノ酸配列推定方法の欠
陥によるものではなく、推定に用いた実測質量スペクト
ルのＳ／Ｎ比が良くなかったためである。Ｓ／Ｎ比の良
い質量スペクトルを測定できれば推定結果の信頼度を向
上させることができる。

第３図は、本発明のペプチドアミノ酸配列推定方法およ
び実測分子量と一致する分子量を有する全てのアミノ酸
配列を組立てる従来の方法において推定作業で組立てら
れるアミノ酸配列の総数を比較したものである。従来法
において組立てられる配列の総数は、アミノ酸組成が既
知である場合にはＡ個、アミノ酸組成が未知である場合
には８個であり、ペプチド中のアミノ酸の個数あるいは
ペプチドの分子量が増加すると、ＡおよびＢは急激に増
加する。これに対して、本発明の方法で組立てられる配
列の総数は、アミノ酸組成が既知である場合には０個、
アミノ酸組成が未知である場合にはＤ個であり、ペプチ
ド中のアミノ酸の（因数あるいはペプチドの分子量が増
加しても、ＣおよびＤの増加は大きくない、推定作業に
おいて組立てられるアミノ酸配列の総数は計算時間と直
接に関係するので、本発明の方法は従来の方法に比較し
てはるかに効率的であり、ペプチド中のアミノ酸の個数
あるいはペプチドの分子量が増加しても、計算時間はそ
れ程増加しない、したがって、本発明のペプチドのアミ
ノ酸配列推定法は従来の方法に比較してはるかに長鎖の
ペプチドにも通用可能であることがわかる。

第一１−表Ｇニゲリシン、Ａ；アラニン、Ｓ：セリン、Ｐニブロリ
ン、Ｖ：バリン、Ｔニスレオニス　Ｃ；システィン、Ｌ
：ロイシンあるいはイソロイシン、Ｎ：アスパラギン、
Ｄ：アスパラギン酸　Ｋ；リシンあるいはグルタミン、
Ｅ；グルタミン酸Ｍ：メチオニス　Ｈ：ヒスチジン、Ｆ
：フェニルアラニン、Ｒ：アルギニン、Ｙ：チロシン。

Ｗニトリブトファン億下余白）〔発明の効果〕以上説明したように、本発明のペプチドアミノ酸配列推
定方法は、ペプチド末端からアミノ酸を一定個数ずつ付
加していき、組立てられたアミノ酸部分配列を未知ペプ
チドのアミノ酸配列の中に見出す確率を未知ペプチドの
実測質量スペクトルを用いである数式により計算し、こ
の確率が大きい部分配列をある個数選び出し、これらに
更にアミノ酸を一定個数付は加え、すべての部分配列の
分子量が実測分子量と等しいか、それより大きくなるま
で同様の操作を繰返し、実測分子量と一致するアミノ酸
配列を、未知ペプチドのアミノ酸配列の中に見出す確率
の大きい順序に並べ、実測質量スペクトルから全く自動
的に未知ペプチドのアミノ酸配列を効率よ（推定できる
ようにしたことにより、以下の効果を有する。

Claims

【特許請求の範囲】

ペプチド末端からアミノ酸を一定個数ずつ付加していき
、組立てられたアミノ酸部分配列を未知ペプチドのアミ
ノ酸配列の中に見出す確率を未知ペプチドの実測質量ス
ペクトルを用いて計算し、この確率が大きい部分配列を
ある個数選び出し、これらに更にアミノ酸を一定個数付
け加え、すべての部分配列の分子量が実測分子量と等し
いか、それより大きくなるまで同様の操作を繰返し、実
測分子量と一致するアミノ酸配列を、未知ペプチドのア
ミノ酸配列の中に見出す確率の大きい順序に並べ、自動
的に未知ペプチドのアミノ酸配列を推定できるようにす
ることを特徴とするペプチドのアミノ酸配列推定方法。