RU2498443C2 - Метод масс-спектрометрического секвенирования пептидов и определения их аминокислотных последовательностей - Google Patents
Метод масс-спектрометрического секвенирования пептидов и определения их аминокислотных последовательностей Download PDFInfo
- Publication number
- RU2498443C2 RU2498443C2 RU2011137344/07A RU2011137344A RU2498443C2 RU 2498443 C2 RU2498443 C2 RU 2498443C2 RU 2011137344/07 A RU2011137344/07 A RU 2011137344/07A RU 2011137344 A RU2011137344 A RU 2011137344A RU 2498443 C2 RU2498443 C2 RU 2498443C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- peptide
- amino acid
- mass
- fragmentation
- acid sequence
- Prior art date
Links
- 108090000765 processed proteins & peptides Proteins 0.000 title claims abstract description 34
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 20
- 125000003275 alpha amino acid group Chemical group 0.000 title claims abstract description 17
- 238000012163 sequencing technique Methods 0.000 title claims abstract description 6
- 238000004949 mass spectrometry Methods 0.000 title abstract description 6
- 238000013467 fragmentation Methods 0.000 claims abstract description 13
- 238000006062 fragmentation reaction Methods 0.000 claims abstract description 13
- 150000001793 charged compounds Chemical class 0.000 claims abstract description 10
- 230000005684 electric field Effects 0.000 claims abstract description 10
- 239000012634 fragment Substances 0.000 claims abstract description 8
- 238000001819 mass spectrum Methods 0.000 claims abstract description 8
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 claims abstract description 5
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 abstract description 11
- 102000004196 processed proteins & peptides Human genes 0.000 abstract description 7
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 6
- 125000000539 amino acid group Chemical group 0.000 abstract description 3
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 abstract description 3
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 abstract description 3
- 230000007071 enzymatic hydrolysis Effects 0.000 abstract description 2
- 238000006047 enzymatic hydrolysis reaction Methods 0.000 abstract description 2
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 abstract description 2
- 102000007079 Peptide Fragments Human genes 0.000 abstract 1
- 108010033276 Peptide Fragments Proteins 0.000 abstract 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 abstract 1
- 150000001413 amino acids Chemical class 0.000 description 4
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 4
- 125000001429 N-terminal alpha-amino-acid group Chemical group 0.000 description 3
- 238000003776 cleavage reaction Methods 0.000 description 3
- 230000007017 scission Effects 0.000 description 3
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 2
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 2
- 125000000729 N-terminal amino-acid group Chemical group 0.000 description 1
- 150000003862 amino acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 238000005842 biochemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004587 chromatography analysis Methods 0.000 description 1
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 description 1
- 201000010099 disease Diseases 0.000 description 1
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 238000001962 electrophoresis Methods 0.000 description 1
- 238000002386 leaching Methods 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Other Investigation Or Analysis Of Materials By Electrical Means (AREA)
Abstract
Метод масс-спектрометрического секвенирования пептидов и определения их аминокислотных последовательностей основан на фрагментировании в ионном источнике масс-спектрометра между соплом и скиммером молекулярных ионов пептидов под воздействием электрического поля управляемой величины и на последующем анализе масс-спектров фрагментов. Пептид поступает в источник ионов, электрогазодинамическая система транспортировки которого позволяет управлять степенью фрагментации молекулярного иона при помощи изменения электрического поля. Далее ионы разделяют в масс-анализаторе и направляют в детектор, где осуществляют регистрацию масс-спектра пептида и его фрагментов с различной глубиной фрагментации одновременно в одном спектре. Масс-спектры фрагментов пептида, полученные при разных значениях напряженности электрического поля, обрабатывают системой регистрации, анализируют, в результате чего определяют аминокислотную последовательность исходного пептида. Управляемая степень фрагментации в источнике ионов под воздействием варьируемого электрического поля в диапазоне 122-104 В/м и давлениях остаточного газа в диапазоне 100-2000 Па позволяет определять аминокислотную последовательность пептидов, содержащих до 10-15 аминокислотных остатков, что соответствует средней длине пептидов - продуктов ферментативного гидролиза белков. Технический результат - упрощение и ускорение способа.
Description
Настоящее предлагаемое изобретение относится к области масс-спектрометрии и найдет широкое применение при решении задач органической и биоорганической химии, иммунологии и медицины, диагностики заболеваний, любого биохимического исследования, основанного на определении аминокислотной последовательности белков и их фрагментов.
Собственно процесс определения последовательности (секвенирование) может быть основан на химических, биохимических реакциях, или на физико-химических принципах (фрагментация молекулы).
Известно и наиболее часто используется химическое последовательно повторяющееся отщепление N-концевой аминокислоты от молекулы исходного пептида с последующей идентификацией каждого очередного отщепленного аминокислотного остатка. Определение последовательности проводят в три стадии: 1. присоединение реагента к N-концевой аминокислоте; 2. отщепление ее в виде производного этой аминокислоты; 3. перевод отщепленной в неустойчивой форме производной аминокислоты в устойчивое производное, которое идентифицируется одним из многих существующих микрометодов хроматографии, электрофореза, масс-спектрометрии.
Совокупность действий: присоединение реагента, отщепление неустойчивого производного аминокислоты, превращение его в устойчивое производное аминокислоты в зависимости от инструментального оформления процесса определения аминокислотной последовательности называется жидкофазным [1], твердофазным [2], газофазным [3] методом Эдмана. Метод Эдмана выбран в качестве аналога в настоящем изобретении.
Недостатками метода Эдмана являются: высокая стоимость определения аминокислотной последовательности (за счет высокой стоимости специально очищенных реактивов и эксплуатационных расходов), невысокая производительность (15-20 аминокислот в сутки), невозможность определения последовательности аминокислот при наличие блокированного N-концевого аминокислотного остатка, потери пептида за счет вымывания его из реактора при проведении анализа; а в твердофазном варианте (исключающем вымывание за счет химического присоединения пептида к твердому полимеру), присутствует непредсказуемость полноты присоединения пептида к полимеру, что значительно уменьшает шансы на определение аминокислотной последовательности пептида.
Технические и методологические усовершенствования последних лет позволили повысить чувствительность и скорость определения аминокислотной последовательности по методу Эдмана, но они не смогли преодолеть принципиальные ограничения метода, связанные с химической природой процесса определения, а именно: низкая производительность, зависящая от невысокой скорости химических реакций, дороговизна реагентов, необходимых для проведения анализа, принципиальная невозможность определения последовательности при наличие химических блокирующих групп на N-концевой аминокислоте.
Кроме метода Эдмана, известен масс-спектрометрический метод [4] определения аминокислотной последовательности пептида, который выбран в качестве прототипа в настоящем изобретении.
Известный метод масс-спектрометрического секвенирования пептидов заключается в том, что раствор исследуемого пептида поступает в источник ионов, из которого заряженные частицы, в том числе молекулярный ион пептида поступают в масс-фильтр, в котором молекулярный ион пептида выделяется и попадает в столкновительную ячейку; образовавшиеся фрагменты молекулярного иона пептида поступают либо в масс-спектрометрический детектор для регистрации масс-спектра, либо выделяется ближайший к молекулярному иону ион-фрагмент, который вновь направляется в столкновительную ячейку и весь процесс повторяется.
Недостатком известного масс-спектрометрического метода является то, что при его применении требуется неоднократный выбор иона-фрагмента для последующей его фрагментации, что делает процесс многостадийным и длительным, а сам метод требует сложного и, следовательно, дорогостоящего оборудования.
Целью предлагаемого в настоящем изобретении метода является определение аминокислотной последовательности пептида, основанное на масс-спектрометрическом фрагментировании в ионном источнике между соплом и скиммером молекулярного иона пептида под воздействием электрического поля управляемой величины и на последующем анализе масс-спектров фрагментов.
Реализация предлагаемого метода происходит следующим образом. Пептид подают в источник ионов, электрогазодинамическая система транспортировки которого позволяет управлять степенью фрагментации молекулярного иона при помощи изменения электрического поля. Далее ионы разделяют в масс-анализаторе и направляют в детектор, где осуществляют регистрацию масс-спектра пептида и его фрагментов с различной глубиной фрагментации одновременно в одном спектре. Фрагментные масс-спектры пептидов, полученные при разных значениях напряженности электрического поля, обрабатывают системой регистрации, анализируют, в результате чего определяют аминокислотную последовательность исходного пептида. Принципиальное отличие данного метода заключается в том, что управляемая степень фрагментации в источнике ионов под воздействием варьируемого электрического поля в диапазоне 10-104 В/м и давлениях остаточного газа в диапазоне 100-2000 Па позволяет определять аминокислотную последовательность пептидов, содержащих до 10-15 аминокислотных остатков, что соответствует средней длине пептидов - продуктов ферментативного гидролиза белков.
Литературные источники
1. Edman, P., Begg G. // Europ. J. Biochem., 1967, v.1, p.80-91.
2. Laursen R.A. // Europ. J. Biochemistry, 1971, v.20, p.89-102.
3. Hewick R.M., Hunkapiller M.W., Hood Leroy E., Dreyer W.J. // J. Biol. Chem., 1981, v.15, p.7990-8005.
4. Wells J.M., McLuckey S.A. // Biol. Mass Spectrom., 2005, v.402, p.148-185.
Claims (1)
- Метод масс-спектрометрического секвенирования пептида и определение его аминокислотной последовательности, основанный на прямом вводе раствора, содержащего пептид, в источник ионов с последующим фрагментированием (дроблением) молекулярного иона пептида, регистрации полученных фрагментов в масс-спектрометрическом детекторе, анализе системой регистрации полученных масс-спектров и определении аминокислотной последовательности пептида, отличающийся тем, что фрагментирование молекулярного иона пептида производят в области между соплом и скиммером источника ионов воздействием электрического поля при нескольких значениях поля в диапазоне 102÷104 В/м и давлениях остаточного газа в диапазоне 100÷2000 Па, зарегистрированные масс-спектры фрагментов молекулярного иона пептида для нескольких фиксированных значений напряженности электрического поля анализируют, определяют аминокислотную последовательность пептида.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011137344/07A RU2498443C2 (ru) | 2011-08-31 | 2011-08-31 | Метод масс-спектрометрического секвенирования пептидов и определения их аминокислотных последовательностей |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011137344/07A RU2498443C2 (ru) | 2011-08-31 | 2011-08-31 | Метод масс-спектрометрического секвенирования пептидов и определения их аминокислотных последовательностей |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2011137344A RU2011137344A (ru) | 2013-03-10 |
| RU2498443C2 true RU2498443C2 (ru) | 2013-11-10 |
Family
ID=49123207
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2011137344/07A RU2498443C2 (ru) | 2011-08-31 | 2011-08-31 | Метод масс-спектрометрического секвенирования пептидов и определения их аминокислотных последовательностей |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2498443C2 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2650639C2 (ru) * | 2017-06-16 | 2018-04-16 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки институт биоорганической химии им. академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова Российской академии наук (ИБХ РАН) | Способ масс-спектрометрического секвенирования пептида с преимущественным образованием b-ионов |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002083923A2 (en) * | 2001-04-13 | 2002-10-24 | The Institute For Systems Biology | Methods for quantification and de novo polypeptide sequencing by mass spectrometry |
-
2011
- 2011-08-31 RU RU2011137344/07A patent/RU2498443C2/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002083923A2 (en) * | 2001-04-13 | 2002-10-24 | The Institute For Systems Biology | Methods for quantification and de novo polypeptide sequencing by mass spectrometry |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| BIOL. MASS SPECTROM, 2005, v.402, c.148-185. Масс-спектрометрия, 2006, 3(4), с.225-255. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2650639C2 (ru) * | 2017-06-16 | 2018-04-16 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки институт биоорганической химии им. академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова Российской академии наук (ИБХ РАН) | Способ масс-спектрометрического секвенирования пептида с преимущественным образованием b-ионов |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2011137344A (ru) | 2013-03-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4300029B2 (ja) | ゲルフリー定性及び定量的プロテオーム分析のための方法及び装置、ならびにその使用 | |
| US8338122B2 (en) | Method for determining the amino acid sequence of peptides | |
| Lamoliatte et al. | Targeted identification of SUMOylation sites in human proteins using affinity enrichment and paralog-specific reporter ions | |
| CN1602422A (zh) | 分离及标记样品分子的方法 | |
| US9698001B2 (en) | Gas-phase purification for accurate isobaric tag-based quantification | |
| CA3117476A1 (en) | Solid-phase n-terminal peptide capture and release | |
| CA2349265A1 (en) | Protein expression profile database | |
| JP5092861B2 (ja) | 混合液体マトリックスを用いたｍａｌｄｉ質量分析法 | |
| RU2498443C2 (ru) | Метод масс-спектрометрического секвенирования пептидов и определения их аминокислотных последовательностей | |
| Jiao et al. | Hydrazinonicotinic acid derivatization for selective ionization and improved glycan structure characterization by MALDI-MS | |
| US20090256068A1 (en) | Solution fragmentation systems and processes for proteomics analysis | |
| NZ529986A (en) | Protein characterisation by isolating a single C-terminal peptide from each polypeptide in a mixture with water-stable reagents that are selective for lysine followed by detection by mass spectroscopy | |
| US20130210050A1 (en) | Protease for proteomics | |
| NZ529987A (en) | Characterising polypeptides which includes the use of a lysine selective agent, amine reactive agent and recovering N-terminal peptide fragments | |
| EP2759591A2 (en) | Enzyme treatment apparatus for proteins using a hollow fiber membrane, and on-line proteomics method using same | |
| Fernandez-Rojas et al. | Histone Modification Screening using Liquid Chromatography, Trapped Ion Mobility Spectrometry, and Time-Of-Flight Mass Spectrometry | |
| JP2010044064A (ja) | ２ｄ−ｌｃｍｓ／ｍｓ・トータルスペクトラによるタンパク質プロファイリング法 | |
| CN101535812A (zh) | 蛋白水解加工的质谱法分析 | |
| Ghose et al. | Analysis of Histones from HEK293T Cells using a QTOF with Trapped Ion Mobility and PASEF Workflows | |
| RU2650639C2 (ru) | Способ масс-спектрометрического секвенирования пептида с преимущественным образованием b-ионов | |
| Zürbig et al. | Peptidomics approach to proteomics | |
| Helms et al. | Mass Spectrometry Strategies for O-Glycoproteomics. Cells 2024, 13, 394 | |
| WO2008073599A2 (en) | Efficient method for partial sequencing of peptide/protein using acid or base labile xanthates | |
| Helms | Method development of ultraviolet photodissociation mass spectrometry for the exploration of post-translational modifications and protein complexes | |
| Serrano | Rapid Mass Spectrometry-Based Analyses of Complex Mixtures for Translational Applications |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160901 |