WO2003031984A2 - Method for analysing the sequence of polypeptides - Google Patents

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WO2003031984A2
WO2003031984A2 PCT/EP2002/011257 EP0211257W WO03031984A2 WO 2003031984 A2 WO2003031984 A2 WO 2003031984A2 EP 0211257 W EP0211257 W EP 0211257W WO 03031984 A2 WO03031984 A2 WO 03031984A2
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amino acid
halogen
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phenyl isothiocyanate
reaction
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Christian Wurzel
Ralf KRÜGER
Barbara Zu Lynar
Barbara Popke
Brigitte Wittmann Liebold
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Consequence Gmbh
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/50Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
    • G01N33/68Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing involving proteins, peptides or amino acids
    • G01N33/6803General methods of protein analysis not limited to specific proteins or families of proteins
    • G01N33/6818Sequencing of polypeptides
    • G01N33/6824Sequencing of polypeptides involving N-terminal degradation, e.g. Edman degradation

Definitions

  • the conversion rates of the individual sub-steps are of crucial importance for the analysis and identification of the polypeptide.
  • the highest possible turnover rate preferably of over 90% and preferably of over 95%, should be achieved in order to be able to clearly identify a large number of degradation stages.
  • the incomplete degradation means that in the subsequent degradation steps, the amino acid that is now split off is overlaid by the background of the amino acids from the previous steps, the so-called overlap, so that the sequence can no longer be clearly identified.
  • protein sequencers are currently being used, such as, for example, the “Procise cLc” device from Applied Biosystems, Foster City, USA, or the “Knauer 910” device from Knauermaschinemaschinemaschine, Berlin, used. (Technical descriptions of the devices can be found in the respective operating instructions [12, 13]).
  • the present invention has for its object to provide a compound which can be used instead of the phenyl isothiocyanate used in the prior art in the context of Edman degradation and overcomes the disadvantages described in the prior art.
  • Another object on which the present invention is based is that a reagent is provided which replaces the phenyl isothiocyanate used in the prior art in the context of Edman degradation and is intended to further reduce the detection limit for the overall process compared to the prior art.
  • At least one of the radicals R] to R 5 is a halogen and / or contains a halogen
  • the object is achieved in a second aspect by the use of 3,5-bis (trifluoromethyl) phenyl isothiocyanate for the derivatization and / or for the detection of primary and / or secondary amines.
  • the object is achieved according to the invention by using a halogen-substituted phenyl isothiocyanate of the formula
  • the derivatized amine is detected and / or identified as a further step, as is provided in the context of the method according to the invention.
  • Derivatized amine as used herein is the primary or secondary amine which is reacted with the halogen substituted phenyl isothiocyanate as described herein, or the reaction product thereof.
  • anilinothiazolinone amino acid is extracted from the reaction mixture and converted into a phenylhydantoin amino acid.
  • the amino acid derivative is detected by means of an ECD detector, UV detection, retention time, mass information and / or retention time and mass information, or by means of negative chemical ionization.
  • the 3,5-bis (trifluoromethyl) phenyl isothiocyanate according to the invention has a high proportion of fluorine atoms in the molecule and this by suitable coupling to detectors such as ECD (electron capture detection) or by negative chemical ionization (NCI) or chemical ionization (CI) can be specifically detected.
  • detectors such as ECD (electron capture detection) or by negative chemical ionization (NCI) or chemical ionization (CI)
  • HPLC a separation and characterization of the amino acid derivatives obtained by means of gas chromatography with reference to standardized could Retention times take place.
  • the same also applies in principle to those of the phenysothiocyanates disclosed or described herein which have fewer fluorine atoms but still have the above physico-chemical properties.
  • the halogen-substituted phenyl isothiocyanate disclosed herein can react with a primary amine of a peptide, in particular from the terminal amino acid of the peptide and, after cleavage of the said terminal amino acid, can be detected selectively. It is within the scope of the present invention that the reaction with the halogen-substituted phenyl isothiocyanate described herein is not limited to the reaction with peptides. Rather, a reaction generally takes place with primary or secondary amines. In the broadest sense, this reaction is therefore a derivatization reaction of primary and / or secondary amines.
  • the ratio of signal to noise is increased many times over, so that a much more sensitive analysis of the target substances, ie of primary and secondary amines, is made possible.
  • the detection of primary and secondary amines is to be carried out down to the attomole range or in even smaller amounts, and thus ultimately possible to identify the primary or secondary amine containing compound.
  • the halogen-substituted phenyhsothiocyanates described herein primary and secondary amines are now accessible for direct gas chromatographic measurement.
  • the sample to be analyzed can be any sample. Accordingly, the sample can come from the technical or analytical area.
  • the analytical area includes in particular the areas of biology, biochemistry and medicine as well as forensics as well as that of process technology.
  • the samples are preferably of biological origin and in particular blood, urine, stool, lymph fluid or cerebrospinal fluid.
  • the sample can also be an air sample, a soil sample, or a water sample.
  • the sample can also be a solid substance, such as hair or a solid sample in general.
  • the amine contained in the sample in particular primary or secondary amine, or presumably contained therein primary and / or secondary amine, can preferably be such an amine as is used in starting materials for the production of industrial products, such as solvents, for example.
  • amines as they can be detected or detected according to the invention also represent constituents or reactive groups of pharmaceuticals, including drugs.
  • Amines as they can be detected or detected according to the invention also represent, for example, various metabolic products. Of particular interest in In connection with the present invention are primary and secondary amines which are biogenic amines.
  • biogenic amines can be detected particularly preferably or the samples containing them can be analyzed using the method according to the invention.
  • Tyramine, dopamine, noradrenaline and adrenaline which are neurotransmitters, hormones or tissue hormones and which are the decarboxylation product of the amino acid tyrosine.
  • Tryptamine, serotonin and melatonin which are neurotransmitters, hormones and tissue hormones and which are the decarboxylation product of tryptophan.
  • Aminoacteon which arises from L-2-aminoacetoacetic acid and is a precursor for vitamin B12.
  • 5- Amino-4-oxovaleric acid which is formed from succinylglycine and is a precursor for porphyrins.
  • Cadaverine which is made from L-lysine and is a precursor for alkaloids.
  • Dopamine which is derived from L-dopa and is a neurotransmitter, precursor for the catecholamines, L-noradrenaline and L-adrenaline, and is also a proto-alkaloid.
  • Serotonin which arises from 5-hydroxy-L-tryptophan and is a neurotransmitter and precursor of the hormone melatonin. Tryptamine, which arises from L-tryptophan and causes contraction of the smooth muscles and has a growth-promoting effect on plants. Tyramine, which arises from L-tyrosine and causes the contraction of the smooth muscles.
  • Example 1 Determining the clutch speed of FM-PITC:
  • HPLC system was used for detection purposes:

Abstract

The invention relates to the use of a halogen-substituted phenylisothiocyanate of formula (I): in which R1 to R5 respectively are selected independently of one another from the group containing hydrogen, halogen, alkyl and haloalkyl, whereby the halogen is selected from the group containing fluorine, chlorine, bromium and iodine and the alkyl is selected from the group containing methyl, ethyl, n-propyl and isopropyl; with the proviso that at least one of the groups R1 to R5 is a halogen and/or contains a halogen. Said halogen-substituted phenylisothiocyanate is used to obtain derivatives of and/or to identify primary or secondary amines.

Description

Verfahren zur Sequenzanalyse von Polypeptiden Methods for sequence analysis of polypeptides
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Sequenzbestimmung von Polypeptiden.The present invention relates to a method for determining the sequence of polypeptides.
Die Sequenzanalyse von Polypeptiden und Proteinen ist für die moderne Biotechnologie von zentraler Bedeutung. Obgleich mit zunehmender Kenntnis des Genoms von verschiedenen Organismen, einschließlich des Menschen, die Aminosäuresequenzen von Polypeptiden und Proteinen auf der Grundlage der Nukleinsäuresequenz vorhergesagt werden können, kommt der Polypeptidsequenzanalyse immer noch insoweit eine zentrale Bedeutung zu, als dass ausgehend von einer vorliegenden Probe die darin enthaltenen Polypeptide sequenziert oder zumindest ansequenziert werden müssen, um auf der Grundlage des ansequenzierten N-Terminus des Polypeptids eine Sonde zu konzipieren, die dann für das Screenen der Nukleinsäuren unter Rückgriff auf den umfangreichen Nukleinsäuredatenbestand, sei es in vivo, in vitro oder in silico, verwendet wird, um die mutmaßliche Gesamtnukleinsäuresequenz und damit auch die Gesamtsequenz des Proteins zu bestimmen.The sequence analysis of polypeptides and proteins is of central importance for modern biotechnology. Although with increasing knowledge of the genome of various organisms, including humans, the amino acid sequences of polypeptides and proteins can be predicted on the basis of the nucleic acid sequence, polypeptide sequence analysis is still of central importance in so far as that from a present sample the ones contained therein Polypeptides must be sequenced or at least sequenced in order to design a probe based on the N-terminus of the polypeptide which is then used for screening the nucleic acids using the extensive nucleic acid data base, be it in vivo, in vitro or in silico is used to determine the putative total nucleic acid sequence and thus also the total sequence of the protein.
Daneben besteht nach wie vor der Bedarf und die Notwendigkeit, Polypeptide oder Proteine zu sequenzieren, insbesondere dann, beispielsweise bei dem Aufsuchen von individuenspezifischen Abweichungen von der erwarteten oder in einer Population besonders verbreiteten Sequenz. Allgemein wird die Proteinanalyse in der jüngeren Zeit in der sogenannten Proteomanalyse verstärkt angewandt [1 Kahn, 1995]. Hierbei werden die Gesamtheit oder Teile, z.B. die Kemfraktion, der exprimierten Proteine eines Organismus oder eines Zelltypes zu einer bestimmten Wachstumsphase, unter dem Einfluss von Medikamenten oder in krankhaft verändertem Zustand untersucht. Die Proteine werden mit bekannten Verfahren, zum Beispiel der zwei dimensionalen Gelelektrophorese [2 Klose 1995], aufgetrennt und die Proteine mit geeigneten Färbemethoden im Gel sichtbar gemacht. Unterschiede im Proteinmuster zeigen sich beispielsweise zwischen den Wachstumsphasen oder bei krankhafter Veränderung. Es gilt hierbei z.B. die Proteine zu identifizieren, die eine unterschiedliche Expressionsrate aufweisen oder durch die krankhaften Veränderungen in der Zelle modifiziert werden [3 Brockstedt 1998].In addition, there is still the need and the need to sequence polypeptides or proteins, in particular then, for example when looking for individual-specific deviations from the expected sequence or one which is particularly widespread in a population. In general, protein analysis has recently been increasingly used in so-called proteome analysis [1 Kahn, 1995]. The whole or parts, e.g. examines the core fraction, the expressed proteins of an organism or a cell type at a certain growth phase, under the influence of medication or in a pathologically altered state. The proteins are separated using known methods, for example two-dimensional gel electrophoresis [2 Klose 1995], and the proteins are made visible in the gel using suitable staining methods. Differences in the protein pattern can be seen, for example, between the growth phases or in the case of pathological changes. It applies e.g. identify the proteins that have a different expression rate or are modified by pathological changes in the cell [3 Brockstedt 1998].
Ein erstes Verfahren zur Sequenzanalyse von Polypeptiden stellt das Verfahren von Sanger dar, bei dem l-Fluor-2,4-dinitrobenzol zur Markierung N-terminaler Aminosäuren verwendet wurde. Nach vollständiger hydrolytischer Zerlegung des Proteins in einzelne Aminosäuren wurde die markierte (terminale) Aminosäure über chromatographische Techniken identifiziert. Dieses Verfahren war insbesondere bei größeren Peptiden mit Nachteilen verbunden, die daraus resultierten, dass die Polypeptide über partielle Hydrolyse oder enzymatischen Verdau in kleine Fragmente zerlegt und dann jeweils die N- terminale und C-terminale Aminosäure der Fragmente bestimmt und zusätzlich die Aminosäurezusammensetzung mittels Aminosäureanalyse ermittelt werden musste.A first method for sequence analysis of polypeptides is the Sanger method, in which l-fluoro-2,4-dinitrobenzene was used to label N-terminal amino acids. After the complete hydrolytic decomposition of the protein into individual amino acids, the labeled (terminal) amino acid was identified using chromatographic techniques. This method was associated with disadvantages, in particular in the case of larger peptides, which resulted from the fact that the polypeptides were broken down into small fragments via partial hydrolysis or enzymatic digestion, and then the N-terminal and C-terminal amino acid of the fragments were determined, and the amino acid composition was also determined by means of amino acid analysis had to become.
Ein gegenüber dem Sanger- Verfahren deutlich mit Vorteilen verbundenes Verfahren stellt der sog. Edman- Abbau dar, bei dem im Rahmen einer zyklischen Reaktion die jeweils N-terminale Aminosäure einer Peptidkette nach der anderen abgespalten wird. [4 Edman 1950]. Im Rahmen des Edman-Abbaus wird unter basischen Bedingungen Phenylisothiocyanat an den Aminoterminus der Polypeptidkette angekuppelt. Es bildet sich ein Phenylthiocarbamyl- Polypeptid (PTC-Polypeptid). Im zweiten Schritt wird die endständige derivatisierte Aminosäure selektiv mit Hilfe von wasserfreier Säure, z.B. Trifluoressigsäure, abgespalten und dabei in das Anilinothiazolinon-Derivat (ATZ-Derivat) der Aminosäure umgewandelt. Im folgenden wird die solchermaßen derivatisierte AS extrahiert und mit Hilfe von wässriger Säure in das stabilere Phenylthiohydantoin-Derivat (PTH-Derivat) der Aminosäure isomerisiert. Das PTH-Derivat der Aminosäure wird in den heutzutage verfügbaren Sequenzierautomaten anschließend automatisch in ein Hochdruckflüssigchromatographie-System injiziert. Hier erfolgt die Auftrennung der Aminosäuren nach ihrer Retentionszeit. Die Detektion erfolgt durch UV-Absorption. Der beschriebene Ablauf wird zyklisch wiederholt, so dass sukzessive die Primärstruktur der Polypeptidkette analysiert werden kann.A process which is clearly associated with advantages over the Sanger process is the so-called Edman degradation, in which the N-terminal amino acid of one peptide chain after the other is split off in the course of a cyclic reaction. [4 Edman 1950]. As part of the Edman degradation, phenyl isothiocyanate is coupled to the amino terminus of the polypeptide chain under basic conditions. A phenylthiocarbamyl polypeptide (PTC polypeptide) is formed. In the second step, the terminally derivatized amino acid is selectively extracted using anhydrous acid, e.g. Trifluoroacetic acid, split off and thereby converted into the anilinothiazolinone derivative (ATZ derivative) of the amino acid. In the following, the AS derivatized in this way is extracted and isomerized with the aid of aqueous acid into the more stable phenylthiohydantoin derivative (PTH derivative) of the amino acid. The PTH derivative of the amino acid is then automatically injected into a high-pressure liquid chromatography system in the automatic sequencers available today. Here the amino acids are separated according to their retention time. The detection is carried out by UV absorption. The procedure described is repeated cyclically so that the primary structure of the polypeptide chain can be analyzed successively.
Für die Analyse und die Identifikation des Polypeptids sind die Umsatzraten der einzelnen Teilschritte, z.B. Kupplung, Abspaltung oder Extraktion des sog. Edman-Abbaus, von entscheidender Bedeutung. Für den Gesamtprozess sollte dabei eine möglichst hohe Umsatzrate, bevorzugterweise von über 90% und bevorzugtererweise von über 95% erreicht werden, um eine Vielzahl von Abbaustufen eindeutig identifizieren zu können. Bei geringeren Umsatzraten führt der unvollständige Abbau dazu, dass in den darauf folgenden Abbauschritten die nun abgespaltene Aminosäure durch den Hintergrund der Aminosäuren aus dem vorhergehenden Schritten überlagert wird, dem sogenannten Overlap, so dass die Sequenz nicht mehr eindeutig identifizierbar ist. Ein Überblick über die Proteinsequenzierung findet sich in [5,6]. Das Verfahren wurde bis zur Einfuhrung von Sequenzierautomaten durch Edman und Begg im Jahre 1967 [7 Edman 1967] manuell durchgeführt. Im Laufe der Jahre wurden mannigfaltige technische Verbesserungen an den Automaten vorgenommen. Hervorzuheben sind die Einführung von totvolumenfreien Ventilsystemen [8 Wittmann-Liebold 1973], mit denen die einzelnen Reagenzien und Lösemitteln im Automaten unter Luftabschluss und ohne dass Flüssigkeitsreste in den Leitungen verbleiben, dosiert werden. Mit der On-line-Konvertierung [9 Wittmann-Liebold 1976] und der On-line Injektion [9 Wittmann-Liebold 1985] konnte der gesamte chemische Prozess und nicht nur ein Teil davon vollständig automatisiert werden. Hierdurch konnten Verluste durch manuelle Handhabung minimiert und auch die sauerstoffempfindliche Konvertierung vollständig unter Luftabschluss durchgeführt werden, was zu insgesamt höheren Umsatzraten führte. Mit der Entwicklung der Reaktorcartridge und der damit verbundenen Einführung der Gasphasen-Sequenzierung, bei der einige Reagenzien gasförmig dosiert werden [11 Hewick 1981], gelang es die Nebenprodukte der Reaktion zu verringern und damit die Analyse empfindlicher durchzuführen. Alle technischen Verbesserungen hatten letztlich das Ziel, die Empfindlichkeit der Analyse zu erhöhen. So waren anfänglich Mikromolmengen eines gereinigten Proteins für eine erfolgreiche Analyse erforderlich. Inzwischen werden routinemäßig Analysen im Bereich von wenigen Picomol durchgeführt. Der eigentliche chemische Prozess blieb über die Jahre jedoch nahezu unverändert.The conversion rates of the individual sub-steps, for example coupling, cleavage or extraction of the so-called Edman degradation, are of crucial importance for the analysis and identification of the polypeptide. For the overall process, the highest possible turnover rate, preferably of over 90% and preferably of over 95%, should be achieved in order to be able to clearly identify a large number of degradation stages. At lower conversion rates, the incomplete degradation means that in the subsequent degradation steps, the amino acid that is now split off is overlaid by the background of the amino acids from the previous steps, the so-called overlap, so that the sequence can no longer be clearly identified. An overview of protein sequencing can be found in [5,6]. The process was carried out manually until Edman and Begg introduced automatic sequencing devices in 1967 [7 Edman 1967]. Various technical improvements have been made to the machines over the years. Particularly noteworthy are the introduction of dead volume-free valve systems [8 Wittmann-Liebold 1973], with which the individual reagents and solvents are dosed in the machine in an air-tight manner and without liquid residues remaining in the lines. With the on-line conversion [9 Wittmann-Liebold 1976] and the on-line injection [9 Wittmann-Liebold 1985] the entire chemical process and not just a part of it could be fully automated. As a result, losses due to manual handling could be minimized and the oxygen-sensitive conversion could also be carried out entirely without air, which led to higher overall sales rates. With the development of the reactor cartridge and the associated introduction of gas phase sequencing, in which some reagents are dosed in gaseous form [11 Hewick 1981], it was possible to reduce the by-products of the reaction and thus make the analysis more sensitive. Ultimately, all technical improvements were aimed at increasing the sensitivity of the analysis. In the beginning, micromole amounts of a purified protein were required for a successful analysis. Analyzes in the range of a few picomoles are now routinely carried out. The actual chemical process has remained almost unchanged over the years.
Für die Identifizierung und Charakterisierung von Proteinen und Peptiden mittels Edman-Abbau werden derzeit Proteinsequenzierautomaten, wie beispielsweise das Gerät „Procise cLc" der Firma Applied Biosystems, Foster City, USA, oder das Gerät „Knauer 910" der Firma Knauer Wissenschaftlicher Gerätebau, Berlin, verwendet. (Technische Beschreibung der Geräte befinden sich in den jeweiligen Bedienungsanleitungen [12, 13]).For the identification and characterization of proteins and peptides by means of Edman degradation, protein sequencers are currently being used, such as, for example, the “Procise cLc” device from Applied Biosystems, Foster City, USA, or the “Knauer 910” device from Knauer Wissenschaftlicher Gerätebau, Berlin, used. (Technical descriptions of the devices can be found in the respective operating instructions [12, 13]).
Die Geräte unterscheiden sich in der technischen Ausführung geringfügig. Gemein ist beiden Geräten, dass die Reagenzien und Lösemittel in einer Flaschenbatterie enthalten sind. Über ein Ventilsystem werden diese unter Luftabschluss in die Reaktorkammer und die Konverterkammer dosiert. Beide Geräte identifizieren die abgespaltene Aminosäure mit einem Flüssigchromatographen mit UV-Detektion. Die Geräte unterscheiden sich auch geringfügig in der Verwendung einzelner Reagenzien oder Lösemittel. Die Anwendung der Methode „Edman- Sequenzierung" oder Edman-Abbau mit dem „Edman-Reagenz" Phenylisothiocyanat als Standardmethode ist nicht nur diesen Vorrichtungen, sondern praktisch allen derzeit auf dem Markt befindlichen Geräten gemein. Es existiert jedoch eine Vielzahl von kleinen Verfahrensvarianten. Die Geräte sind weiterhin so ausgelegt, das der Benutzer Änderungen im Prozess nach eigenen Vorstellungen vornehmen, wie beispielsweise andere Lösemittel verwenden kann. Die Bezeichnungen Feuchtphasen-Sequenzierung (Knauer) oder Gasphase- und Pulsed-Liquid-Sequencing (Applied Biosystems) bedeuten, dass einzelne Reagenzien als Flüssigkeitstropfen, als feiner Sprühnebel oder gasförmig dosiert werden. Hierbei können für die verschiedenen Reagenzien im Prozeß auch unterschiedliche Dosierungsarten kombiniert werden. Gemein ist den Verfahren, dass das Protein in einer Reaktorkammer auf geeigneten Membranen nonkovalent, z.B. über hydrophobe Wechselwirkungen, immobilisiert wird und die Reagenzien in den Reaktor dosiert werden. Die Bindung des Proteins an die Membran wird durch einige Reagenzien gelöst bzw. gelockert, so dass eine ungünstige Prozessführung zu einem Auswaschen des Proteines führt und damit die Empfindlichkeit herabgesetzt wird bzw. die Weiterführung der Analyse unmöglich wird. Die Hersteller haben mit den einzelnen Dosierungsarten die chemische Reaktion auf hohe Umsatzraten und geringes Auswaschen optimiert. Prinzipiell können alle Sequenzierungsverfahren mit kleinen Änderungen an den Geräten durchgeführt werden. Es kann auch die Flüssigphasensequenzierung oder die Festphasensequenzierung, bei der das Protein kovalent an Trägermaterial gebunden wird, wenngleich mit Einschränkungen, durchgeführt werden.The devices differ slightly in their technical design. Both devices have in common that the reagents and solvents are contained in a bottle battery. These are dosed into the reactor chamber and the converter chamber with the exclusion of air via a valve system. Both devices identify the cleaved amino acid with a liquid chromatograph with UV detection. The devices also differ slightly in the use of individual reagents or solvents. The use of the “Edman sequencing” method or Edman degradation with the “Edman reagent” phenyl isothiocyanate as the standard method is not only common to these devices, but to practically all devices currently on the market. However, there are a variety of small ones Process variants. The devices are also designed so that the user can make changes in the process according to their own ideas, such as using other solvents. The terms wet phase sequencing (Knauer) or gas phase and pulsed liquid sequencing (applied biosystems) mean that individual reagents are dosed as drops of liquid, as a fine spray or in gaseous form. Different dosage types can also be combined for the different reagents in the process. What is common to the processes is that the protein is immobilized in a reactor chamber on suitable membranes noncovalently, for example via hydrophobic interactions, and the reagents are metered into the reactor. The binding of the protein to the membrane is loosened or loosened by some reagents, so that an unfavorable process leads to a washing out of the protein and thus the sensitivity is reduced or the analysis cannot be continued. With the individual dosage types, the manufacturers have optimized the chemical reaction to high turnover rates and low washing out. In principle, all sequencing procedures can be carried out with small changes to the devices. Liquid phase sequencing or solid phase sequencing, in which the protein is covalently bound to carrier material, can also be carried out, albeit with restrictions.
Der Ablauf einer Proteinsequenzierung in einem Automaten verläuft im allgemeinen folgendermaßen. Das Protein wird in einem geeigneten Lösemittel aufgenommen und auf einen Filter aufgebracht. Dieser Filter besteht beispielsweise aus PVDF (Polyvinylidenfluorid) (Sequelon-Membran, Millipore, USA) oder aus vorbehandelter Glasfaser (Applied Biosystems, USA). Das Protein bindet nicht kovalent, z.B. über hydrophobe Wechselwirkungen, so dass es auf dem Filter bzw. der Membran immobilisiert ist. Das Filter bzw. die Membran mit dem Protein wird in eine Reaktorkammer eingebracht. Im Anschluss werden die Reagenzien und Lösemittel dosiert. Prinzipiell wird dabei erst eine Base (z.B. 6% Trimethylamin in Ethanol Wasser (1 :1)) dosiert. Anschließend wird 5% Phenylisothiocyanat in Heptan und wieder Trimethylamin dosiert. In der Reaktorkammer findet die Kupplungsreaktion statt (ca. 20 min bei 45°C). Die überschüssigen Reagenzien werden mit einem organischen Lösemittel (beispielsweise Ethylacetat, Heptan, Butylchlorid) ausgewaschen. In die Reaktorkammer wird wasserfreie Säure (z.B. 100% Trifluoressigsäure) dosiert und es erfolgt die Abspaltung der endständigen Aminosäure. Die Extraktion der abgespaltenen derivatisierten Aminosäure wird mit einem organischen Lösemittel (z.B. Butylchlorid, Ethylacetat) durchgeführt. Hierbei wird das Lösemittel durch den Reaktor gespült und in dem Konverter in einem kleinen Behältnis wie einem Fläschchen aufgefangen. Im Reaktor steht das um eine Aminosäure verkürzte Protein für den nächsten Abbauschritt zur Verfügung. In den Konverter wird eine wässrige Säure (z.B. 25 % Trifluoressigsäure in Wasser) dosiert. Die Isomerisierungsreaktion findet bei ca. 55°C für 30 min statt. Anschließend wird das Reagenz getrocknet und in einem geeigneten Lösemittel (z.B. 20% Acetonitril in Wasser) wiederaufgenommen und über ein Injektionsventil mit sechs Anschlüssen in das HPLC System injiziert. Der Konverter ist damit bereit für die Aufnahme der zwischenzeitlich abgespaltenen Aminosäure und der Prozess wird zyklisch wiederholt. In dem gesamten Prozess sind eine Vielzahl weiterer Trocknungs-, Misch- oder Reinigungsschritten für die Analyse vonnöten. Eine vollständige Beschreibung findet sich in den jeweiligen Gerätedokumentationen [12, 13].The sequence of protein sequencing in a machine is generally as follows. The protein is taken up in a suitable solvent and applied to a filter. This filter consists, for example, of PVDF (polyvinylidene fluoride) (Sequelon membrane, Millipore, USA) or of pretreated glass fiber (Applied Biosystems, USA). The protein does not bind covalently, for example via hydrophobic interactions, so that it is immobilized on the filter or membrane. The filter or membrane with the protein is placed in a reactor chamber. The reagents and solvents are then dosed. In principle, a base (eg 6% trimethylamine in ethanol water (1: 1)) is metered in first. Then 5% phenyl isothiocyanate in heptane and again trimethylamine. The coupling reaction takes place in the reactor chamber (approx. 20 min at 45 ° C). The excess reagents are washed out with an organic solvent (e.g. ethyl acetate, heptane, butyl chloride). Anhydrous acid (for example 100% trifluoroacetic acid) is metered into the reactor chamber and the terminal amino acid is split off. The extracted derivatized amino acid is extracted with an organic solvent (eg butyl chloride, ethyl acetate). Here, the solvent is flushed through the reactor and in the converter in a small container such as caught in a vial. The amino acid-shortened protein is available in the reactor for the next degradation step. An aqueous acid (eg 25% trifluoroacetic acid in water) is metered into the converter. The isomerization reaction takes place at about 55 ° C for 30 min. The reagent is then dried and taken up in a suitable solvent (for example 20% acetonitrile in water) and injected into the HPLC system via an injection valve with six connections. The converter is now ready for the absorption of the amino acid which has been split off in the meantime and the process is repeated cyclically. A multitude of further drying, mixing or cleaning steps are required for the analysis in the entire process. A complete description can be found in the respective device documentation [12, 13].
Wie in der ursprünglichen Publikation von Edman [4] beschrieben, wird auch heute noch Phenylisothiocyanat als Kupplungsreagenz verwendet. Allerdings gab es in der Vergangenheit mannigfaltige Versuche diese Reagenz zu ersetzen, um eine höhere Empfindlichkeit der Analyse zu erreichen. Zu nennen sind hierbei zum Beispiel der Einsatz von 4-N,N- dimethylaminoazobenzene 4'-isothiocyanat [14 Chang, 1978], einem fluoreszierenden Isothiocyanat, oder der Einsatz von 311-PITC, das von Aebersold und Mitarbeitern für die empfindliche massenspektrometrische Detektion entwickelt wurde [15 Hess 1995].As described in the original publication by Edman [4], phenyl isothiocyanate is still used as a coupling reagent. In the past, however, there have been numerous attempts to replace this reagent in order to achieve a higher sensitivity of the analysis. For example, the use of 4-N, N-dimethylaminoazobenzene 4'-isothiocyanate [14 Chang, 1978], a fluorescent isothiocyanate, or the use of 311-PITC, developed by Aebersold and co-workers for sensitive mass spectrometric detection was [15 Hess 1995].
Ein Nachteil der bisher vorgestellten Reagenzien zur Substitution von Phenylisothiocyanat ist zum Beispiel, dass sie meist eine im Vergleich zu PITC geringe Reaktionsgeschwindigkeit mit dem Aminoterminus aufweisen, so dass es nicht zu einer vollständigen Umsetzung kommt. Die geringe Kupplungsgeschwindigkeit liegt in der sterischen Hinderung der Reaktion durch die größeren Isothiocyanatmoleküle oder in den veränderten elektronischen Eigenschaften des Phenylringes bzw. des verwendeten Isothiocyanates begründet.A disadvantage of the reagents for the substitution of phenyl isothiocyanate presented so far is, for example, that they usually have a slow reaction rate with the amino terminus compared to PITC, so that there is no complete reaction. The slow coupling rate is due to the steric hindrance of the reaction due to the larger isothiocyanate molecules or the changed electronic properties of the phenyl ring or the isothiocyanate used.
Ein weiterer Nachteil von einigen der vorgestellten Verbindungen besteht darin, das sie zwar eine vergleichbar hohe Kupplungsrate aufweisen, die Abspaltungsreaktion jedoch wesentlich langsamer verläuft, so dass sich aus diesem Grund die geforderten hohen Umsatzraten des Gesamtprozesses nicht realisieren lassen. Einige Verbindungen wie zum Beispiel 4-(N-l- Dimethylaminonaphthalen-5-Sulfonylamino)Phenylisothiocyanate [16 Jin, 1986] weisen eine hohe Kupplungsrate und eine hohe Abspaltungsrate auf, sie weisen allerdings für den Gesamtprozess ungünstige physiko- chemische Eigenschaften auf; so liegen die fluoreszierenden Isothiocyanate bei Raumtemperatur und Normaldruck als Feststoff vor und müssen für die Reaktion in einem geeigneten Lösemittel in Lösung gehalten werden. In der früher üblichen Flüssigphasensequenzierung, die in den sogenannten Spinning Cup Reaktionskompartimenten oder in manuellen Verfahren durchgeführt wurde, spielte dieser Effekt auf die Reaktionsgeschwindigkeit nur eine untergeordnete Rolle. Allerdings führten die technischen Gegebenheiten dieser Analysegeräte bzw. der darin durchgeführten Verfahren, beispielsweise der vergleichsweise hohe Sauerstoffeintrag während des Prozesses, zu einer Beschränkung ihrer Sensitivität.Another disadvantage of some of the compounds presented is that although they have a comparatively high coupling rate, the splitting reaction proceeds much more slowly, so that the high conversion rates required for the overall process cannot be achieved for this reason. Some compounds such as 4- (Nl-dimethylaminonaphthalene-5-sulfonylamino) phenylisothiocyanates [16 Jin, 1986] have a high coupling rate and a high cleavage rate, but they have physico-chemical properties which are unfavorable for the overall process; So the fluorescent isothiocyanates are at room temperature and normal pressure as a solid and must be used for Reaction can be kept in solution in a suitable solvent. In the previously common liquid phase sequencing, which was carried out in the so-called spinning cup reaction compartments or in manual processes, this effect on the reaction rate only played a minor role. However, the technical circumstances of these analysis devices and the processes carried out therein, for example the comparatively high oxygen input during the process, limited their sensitivity.
Werden fluoreszierende Isothiocyanate in den heutzutage verwendeten Gas- oder Feuchtphasen- Sequenziergeräten eingesetzt, tritt während der Kupplungsreaktion folgender Effekt auf: Das Kupplungsreagenz, gelöst in geeigneten organischem Lösemittel (z.B. Heptan) wird in den Reaktor dosiert. Im darauf folgenden Trocknungsschritt verdampft das Lösemittel teilweise. In anschließenden Schritt wird die Base, beispielsweise 6% Trimethylamin in 50% Ethanol und 50%) Wasser, dosiert. Das Isothiocyanat präzipiert weitgehend auf dem Filter mit der Folge, dass die Reaktionsgeschwindigkeit mit dem Protein erheblich eingeschränkt ist. Nachteilig hier ist weiterhin, dass durch diese physiko-chemischen Eigenschaften auch die Entfernung des der Reaktion im Überschuss zugesetzten Reagenz erheblich erschwert wird (z.B. infolge stationärer Ladung des verwendeten Kupplungsreagenz). In dem Prozessschritt der Extraktion der abgespaltenen endständigen Aminosäure zeigen viele der vorgeschlagenen Substitute des PITC ungünstige Eigenschaften. So erfolgt die Extraktion durch die Löslichkeitseigenschaften der verwendeten Isothiocyanate nur unvollständig und es kann ein nur geringer Anteil der derivatisierten Aminosäure detektiert werden, weshalb die Detektionsgrenze bezogen auf die eingesetzte Proteinmenge insgesamt herabgesetzt ist.If fluorescent isothiocyanates are used in the gas or wet phase sequencing devices used today, the following effect occurs during the coupling reaction: The coupling reagent, dissolved in suitable organic solvents (e.g. heptane), is metered into the reactor. In the subsequent drying step, the solvent partially evaporates. In the subsequent step, the base, for example 6% trimethylamine in 50% ethanol and 50%) water, is metered in. The isothiocyanate precipitates largely on the filter with the result that the reaction rate with the protein is considerably restricted. Another disadvantage here is that these physico-chemical properties also make it considerably more difficult to remove the excess reagent added to the reaction (e.g. due to the stationary charge of the coupling reagent used). In the process step of extracting the cleaved terminal amino acid, many of the proposed substitutes for PITC show unfavorable properties. The extraction is only incomplete due to the solubility properties of the isothiocyanates used and only a small proportion of the derivatized amino acid can be detected, which is why the detection limit is reduced overall based on the amount of protein used.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Verbindung bereitzustellen, die anstelle des im Stand der Technik verwendeten Phenylisothiocyanates im Rahmen des Edman- Abbaus verwendet werden kann und die im Stand der Technik beschriebenen Nachteile überwindet. Insbesondere ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine derartige Verbindung bereitzustellen, die zumindest mehrere der für eine zuverlässige Anwendung des Edman-Abbaus, insbesondere in seiner automatisierten Form, erforderlichen Eigenschaften aufweist, nämlich eine hohe Reaktionsgeschwindigkeit mit primären Aminen, eine hohe Abspaltungsrate, einen geringen Schmelzpunkt, Löslichkeit in organischen und anorganischen Lösemitteln sowie eine niedrige Detektionsgrenze für mit diesem Reagenz derivatisierte Aminosäuren mit einem geeigneten Detektionsverfahren. Eine weitere der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, dass ein Reagenz bereitgestellt wird, welches das im Stand der Technik im Rahmen des Edman-Abbaus verwendete Phenylisothiocyanat ersetzt und die Nachweisgrenze für den Gesamtprozeß gegenüber dem Stand der Technik weiter verringern soll.The present invention has for its object to provide a compound which can be used instead of the phenyl isothiocyanate used in the prior art in the context of Edman degradation and overcomes the disadvantages described in the prior art. In particular, it is an object of the present invention to provide such a compound which has at least several of the properties required for reliable use of Edman degradation, in particular in its automated form, namely a high reaction rate with primary amines, a high rate of elimination, one low melting point, solubility in organic and inorganic solvents and a low detection limit for amino acids derivatized with this reagent using a suitable detection method. Another object on which the present invention is based is that a reagent is provided which replaces the phenyl isothiocyanate used in the prior art in the context of Edman degradation and is intended to further reduce the detection limit for the overall process compared to the prior art.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe in einem ersten Aspekt gelöst durch die Verwendung eines Halogen-substituierten Phenylisothiocyanates der FormelAccording to the invention, the object is achieved in a first aspect by using a halogen-substituted phenyl isothiocyanate of the formula
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(I)(I)
worin Rj bis R5 jeweils unabhängig voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe, die Wasserstoff, Halogen, Alkyl und Halogenalkyl umfasst,wherein Rj to R 5 are each independently selected from the group comprising hydrogen, halogen, alkyl and haloalkyl,
wobei Halogen ausgewählt ist aus der Gruppe, die Fluor, Chlor, Brom und Jod umfasst,where halogen is selected from the group comprising fluorine, chlorine, bromine and iodine,
und Alkyl ausgewählt ist aus der Gruppe, die Methyl, Ethyl, n-Propyl und Isopropyl umfasst;and alkyl is selected from the group consisting of methyl, ethyl, n-propyl and isopropyl;
unter der Voraussetzung, dass wenigstens einer der Reste R] bis R5 ein Halogen ist und/oder ein Halogen enthält,provided that at least one of the radicals R] to R 5 is a halogen and / or contains a halogen,
zur Derivatisierung und/oder zum Nachweis von primären und/oder sekundären Aminen. In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Halogenalkylrest mit mindestens einem Halogen substituiert ist.for derivatization and / or detection of primary and / or secondary amines. In one embodiment it is provided that the haloalkyl radical is substituted with at least one halogen.
In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehendass das Halogen-substituierte Phenylisothiocyanat ausgewählt ist aus der Gruppe, die 2,4-Bis(Trifluormethyl)- Phenylisothiocyanat, 2,5-Bis(Trifluormethyl)-Phenylisothiocyanat und 3,5-Bis(Trifluormethyl)- Phenylisothiocyanat umfasst.In a further embodiment it is provided that the halogen-substituted phenyl isothiocyanate is selected from the group consisting of 2,4-bis (trifluoromethyl) phenyl isothiocyanate, 2,5-bis (trifluoromethyl) phenyl isothiocyanate and 3,5-bis (trifluoromethyl) phenyl isothiocyanate includes.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß in einem zweiten Aspekt gelöst durch die Verwendung von 3,5-Bis (Trifluormethyl) - Phenylisothiocyanat zur Derivatisierung und/oder zum Nachweis von primären und/oder sekundären Aminen.The object is achieved in a second aspect by the use of 3,5-bis (trifluoromethyl) phenyl isothiocyanate for the derivatization and / or for the detection of primary and / or secondary amines.
In einem zweiten Aspekt wird die Aufgabe gelöst durch ein Adukt aus 3,5 - Bis (Trifluormethyl) - Phenylisothiocyanat und einer Aminosäure.In a second aspect, the object is achieved by an adduct of 3,5-bis (trifluoromethyl) phenyl isothiocyanate and an amino acid.
In Ausführungsformen gemäß dem ersten und zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass das primäre Amin eine Aminosäure, bevorzugterweise eine α-Aminosäure ist. Alternativ ist das primäre und/oder sekundäre Amin ein biogenes Amin oder eine chemische Verbindung, die als funktionelle Gruppe eine Aminogruppe enthält. Dabei ist es grundsätzlich im Rahmen der vorliegenden Erfindung, dass die Aminosäure ebenso wie das primäre bzw. sekundäre Amin in der L- oder D-Form vorliegen kann.In embodiments according to the first and second aspects of the present invention it is provided that the primary amine is an amino acid, preferably an α-amino acid. Alternatively, the primary and / or secondary amine is a biogenic amine or a chemical compound which contains an amino group as a functional group. It is fundamentally within the scope of the present invention that the amino acid, like the primary or secondary amine, can be in the L or D form.
In einer Ausführungsform der ersten und des zweiten Aspektes der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Aminosäure eine N-terminale Aminosäure eines Polypeptids istIn one embodiment of the first and second aspects of the present invention it is provided that the amino acid is an N-terminal amino acid of a polypeptide
In einem dritten Aspekt wird die Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch Verwendung eines Halogen-substituierten Phenylisothiocyanates der FormelIn a third aspect, the object is achieved according to the invention by using a halogen-substituted phenyl isothiocyanate of the formula
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(I)
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(I)
worin Ri bis R5 jeweils unabhängig voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe, die Wasserstoff, Halogen, Alkyl und Halogenalkyl umfasst,wherein R 1 to R 5 are each independently selected from the group comprising hydrogen, halogen, alkyl and haloalkyl,
wobei Halogen ausgewählt ist aus der Gruppe, die Fluor, Chlor, Brom und Jod umfasst, undwhere halogen is selected from the group comprising fluorine, chlorine, bromine and iodine, and
Alkyl ausgewählt ist aus der Gruppe, die Methyl, Ethyl, n-Propyl und Isopropyl umfasst;Alkyl is selected from the group consisting of methyl, ethyl, n-propyl and isopropyl;
unter der Voraussetzung, dass wenigstens einer der Reste R] bis R ein Halogen ist und/oder ein Halogen enthält,provided that at least one of the radicals R] to R is a halogen and / or contains a halogen,
zur Analyse von Polypeptiden.for the analysis of polypeptides.
Diese Halogen-substutierten Phenyhsothiocyanate werden hierin auch als „Halogen-substituierte Phenyhsothiocyanate, wie hierin beschrieben", bezeichnet und auf diese unter Verwendung dieses Begriffes Bezug genommen.These halogen-substituted phenyhsothiocyanates are also referred to herein as "halogen-substituted phenyhsothiocyanates, as described herein" and are referred to using this term.
In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Halogenalkylrest mit mindestens einem Halogen substituiert ist.In one embodiment it is provided that the haloalkyl radical is substituted with at least one halogen.
In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Halogen-substituierte Phenylisothiocyanat ausgewählt ist aus der Gruppe, die 2,4-Bis(Trifluormethyl)- Phenylisothiocyanat, 2,5-Bis(Trifluormethyl)-Phenylisothiocyanat und 3,5-Bis(Trifluormethyl)- Phenylisothiocyanat umfasst.In a further embodiment it is provided that the halogen-substituted phenyl isothiocyanate is selected from the group consisting of 2,4-bis (trifluoromethyl) phenyl isothiocyanate, 2,5-bis (trifluoromethyl) phenyl isothiocyanate and 3,5-bis (trifluoromethyl) - Includes phenyl isothiocyanate.
In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass 3,5-Bis (Trifluormethyl) - Phenylisothiocyanat zur Analyse von Polypeptiden verwendet wird.In one embodiment it is provided that 3,5-bis (trifluoromethyl) phenyl isothiocyanate is used for the analysis of polypeptides.
In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Analyse die Sequenzanalyse des Polypeptids ist. In einer noch weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Analyse mittels Edman- Abbaus erfolgt.In a further embodiment it is provided that the analysis is the sequence analysis of the polypeptide. In a still further embodiment it is provided that the analysis is carried out by means of Edman degradation.
In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass als weiterer Schritt, wie er im Rahmen der erfindungsgemäßen Verfahren vorgesehen ist, das derivatisierte Amin nachgewiesen und/oder identifiziert wird. Derivatisiertes Amin, wie hierin verwendet, ist das primäre oder sekundäre Amin, welches mit dem Halogen-substituierten Phenylisothiocyanat, wie hierin beschrieben, umgesetzt wird bzw. das Reaktionsprodukt hiervon.In a further embodiment it is provided that the derivatized amine is detected and / or identified as a further step, as is provided in the context of the method according to the invention. Derivatized amine as used herein is the primary or secondary amine which is reacted with the halogen substituted phenyl isothiocyanate as described herein, or the reaction product thereof.
In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Nachweisen und/oder Identifizieren mittels eines Verfahrens erfolgt, das ausgewählt ist aus der Gruppe, die Umkehrphasen-HPLC, Gaschromatographie und Massenspektrometrie umfasst. Dabei ist besonders bevorzugt die Mikrobore-Umkehrphasen-HPLC .In a further embodiment it is provided that the detection and / or identification is carried out by means of a method which is selected from the group comprising reverse phase HPLC, gas chromatography and mass spectrometry. Microbore reverse phase HPLC is particularly preferred.
In einer noch weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Nachweis des derivatisierten Amins mittels OCD-Detektion und/oder UV-Detektion und Retentionszeit erfolgt. Weiter ist vorgesehen, dass der Nachweis mittels Masseninformation und/oder Retentionszeit erfolgt. Schließlich ist auch vorgesehen, dass der Nachweis mittels Masseninformation und/oder Retentionszeit und Masseninformation erfolgt, wobei die Masseninformation erhalten wird durch Ionisation der Moleküle mittels negativer chemischer Ionisation.In yet another embodiment it is provided that the derivatized amine is detected by means of OCD detection and / or UV detection and retention time. It is also provided that the detection is carried out using mass information and / or retention time. Finally, it is also provided that the detection is carried out by means of mass information and / or retention time and mass information, the mass information being obtained by ionizing the molecules by means of negative chemical ionization.
In' Λveiteren Ausführungsformen ist vorgesehen, dass der Nachweis mittels ECD-Detektion und/oder UV-Detektion und Retentionszeit erfolgt. Alternativ kann vorgesehen sein, dass der Nachweis mittels Massenspektrometrie alleine, oder mittels Auftrennung und Massenspektrometrie erfolgt. Für den Fall, dass Massenspektrometrie verwendet wird, erfolgt die dabei erforderliche Ionisation bevorzugterweise durch negative chemische Ionisation.In 'Λveiteren embodiments it is provided that the detection means of ECD-detection and / or UV detection and retention time is carried out. Alternatively, it can be provided that the detection is carried out by means of mass spectrometry alone, or by means of separation and mass spectrometry. In the event that mass spectrometry is used, the ionization required is preferably carried out by negative chemical ionization.
In einem vierten Aspekt wird die Aufgabe gelöst durch ein Reaktionsprodukt aus einem Halogen-substituierten Phenylisothiocyanat, insbesondere einem Halogensubsituierten Phenylisothiocyanat, wie hierin beschrieben, und einem primären und/oder sekundären Amin, bevorzugterweise einer Aminosäure und bevorzugtererweise einer α-Aminosäure.In a fourth aspect, the object is achieved by a reaction product of a halogen-substituted phenyl isothiocyanate, in particular a halogen-substituted phenyl isothiocyanate, as described herein, and a primary and / or secondary amine, preferably an amino acid and preferably an α-amino acid.
In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Aminosäure an mindestens eine weitere Aminosäure gebunden ist, bevorzugterweise an ein Polypeptid. In einem fünften Aspekt wird die Aufgabe schließlich gelöst durch ein Verfahren zur Sequenzbestimmung von Polypeptiden umfassend die folgenden Schritte:In one embodiment it is provided that the amino acid is bound to at least one further amino acid, preferably to a polypeptide. In a fifth aspect, the object is finally achieved by a method for determining the sequence of polypeptides, comprising the following steps:
Bereitstellen des Polypeptids undProviding the polypeptide and
Umsetzen des Polypeptids mit einem Halogen-substituierten Phenylisothiocyanat, wie hierin beschrieben.Reacting the polypeptide with a halogen substituted phenyl isothiocyanate as described herein.
In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass das erfindungsgemäße, zumindest einen der folgenden Schritte weiter umfasst:In one embodiment it is provided that the inventive step further comprises at least one of the following steps:
Abspalten der endständigen derivatisierten Aminosäure und Detektierten der abgespaltenen endständigen derivatisierten Aminosäure.Cleavage of the terminal derivatized amino acid and detection of the cleaved terminal derivatized amino acid.
In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Schritte des Umsetzens, des Abspaltens und der Detektion zumindest einmal wiederholt werden.In a further embodiment it is provided that the steps of converting, splitting off and detecting are repeated at least once.
In einer noch weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Umsetzen bei einer Temperatur von etwa 20 - 95°C, bevorzugterweise 20 - 85°C und bevorzugtererweise 40 - 45°C erfolgt.In a still further embodiment it is provided that the reaction takes place at a temperature of approximately 20-95 ° C., preferably 20-85 ° C. and preferably 40-45 ° C.
In «iner Ausführungsform ist des weiteren vorgesehen, dass das Umsetzen unter basischen Bedingungen erfolgt, bevorzugterweise unter Verwendung einer Stickstoffbase.In one embodiment it is further provided that the reaction takes place under basic conditions, preferably using a nitrogen base.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Umsetzen bei einem pH von 7 bis 14, bevorzugterweise bei einem pH von 8 bis 10 erfolgt.In a preferred embodiment it is provided that the reaction takes place at a pH of 7 to 14, preferably at a pH of 8 to 10.
In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass das nach Umsetzen des Polypeptids mit Phenylisothiocyanat erhaltene Phenylthiocarbamoyl-Polypeptid, bevorzugterweise nach Trocknen des Phenylthiocarbamoyl-Polypeptids mit wasserfreier Säure umgesetzt und dabei die N-terminale Aminosäure des Polypeptids als heterozyklisches Derivat in Form einer Anilinothiazolinon-Aminosäure abgespalten wird. In einer noch weiteren Ausführungsform ist, dass die Anilinothiazolinon-Aminosäure aus dem Reaktionsansatz extrahiert und direkt in ein Detektionssystem überführt und identifiziert wird.In a further embodiment it is provided that the phenylthiocarbamoyl polypeptide obtained after reacting the polypeptide with phenylisothiocyanate, preferably after drying the phenylthiocarbamoyl polypeptide, is reacted with anhydrous acid and the N-terminal amino acid of the polypeptide as a heterocyclic derivative in the form of an anilinothiazolinone becomes. In yet another embodiment, the anilinothiazolinone amino acid is extracted from the reaction mixture and transferred directly to a detection system and identified.
Schließlich ist in einer Ausführungsform vorgesehen, dass die Anilinothiazolinon-Aminosäure aus dem Reaktionsansatz extrahiert und in eine Phenylthiocarbamoyl-Aminosäure überführt wird.Finally, it is provided in one embodiment that the anilinothiazolinone amino acid is extracted from the reaction mixture and converted into a phenylthiocarbamoyl amino acid.
In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Anilinothiazolinon-Aminosäure aus dem Reaktionsansatz extrahiert und in eine Phenylhydantoin-Aminosäure überfuhrt wird.In a further embodiment it is provided that the anilinothiazolinone amino acid is extracted from the reaction mixture and converted into a phenylhydantoin amino acid.
In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass als weiterer Schritt Nachweisen und/oder Identifizieren des Aminosäure-Derivates erfolgt.In one embodiment it is provided that the amino acid derivative is detected and / or identified as a further step.
In einer noch weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Nachweisen und/oder Identifizieren mittels eines Verfahrens erfolgt, das ausgewählt ist aus der Gruppe, die Umkehrphasen-HPLC, insbesondere Mikrobore-Umkehrphasen-HPLC, Gaschromatographie und Massenspektrometrie umfasst.In a still further embodiment it is provided that the detection and / or identification is carried out by means of a method which is selected from the group comprising reverse phase HPLC, in particular microbore reverse phase HPLC, gas chromatography and mass spectrometry.
In einer Ausführungsform ist, dass der Nachweis des Aminosäure-Derivates mittels ECD- Detektor, UV-Detektion, Retentionszeit, Masseninformation und/oder Retentionszeit und Masseninformation, oder mittels negativer chemischer Ionisation erfolgt.In one embodiment, the amino acid derivative is detected by means of an ECD detector, UV detection, retention time, mass information and / or retention time and mass information, or by means of negative chemical ionization.
In einer weiteren Ausführungsform ist, dass das Polypeptid mit einer um die eine N-terminale Aminosäure verringerten Sequenz mit 3,5-Bis (Trifluormethyl) - Phenylisothiocyanat umgesetzt wird.In a further embodiment, the polypeptide is reacted with 3,5-bis (trifluoromethyl) phenyl isothiocyanate with a sequence reduced by one N-terminal amino acid.
In einer noch weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass mindestens einer der in dem erfindungsgemäßen Verfahren vorgesehenen Schritte wiederholt werden.In a still further embodiment it is provided that at least one of the steps provided in the method according to the invention are repeated.
Der vorliegenden Erfindung liegt die überraschende Erkenntnis zugrunde, dass mit den hierin beschriebenen Halogen-substituierten Phenylisothiocyanaten Reagenzien ermittelt und bereitgestellt werden konnten, welche den spezifischen Anforderungen eines Phenylisothiocyanatderivates als Kupplungsreagenz für den Edman-Abbau genügen und welche eine Verbesserung des Edman-Abbaus erlauben und insbesondere die Nachweisgrenze für einzelne Aminosäuren deutlich verringern.The present invention is based on the surprising finding that with the halogen-substituted phenyl isothiocyanates described herein, it was possible to determine and provide reagents which meet the specific requirements of a phenyl isothiocyanate derivative as a coupling reagent for Edman degradation and which allow an improvement in Edman degradation and in particular significantly reduce the detection limit for individual amino acids.
Die hierin beschriebenen Halogen-substituierten Phenyhsothiocyanate weisen die folgende FormelThe halogen-substituted phenysothiocyanates described herein have the following formula
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(I)(I)
auf, worin R] bis R5 jeweils unabhängig voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe, die Wasserstoff, Halogen, Alkyl und Halogenalkyl umfasst.in which R] to R 5 are each independently selected from the group comprising hydrogen, halogen, alkyl and haloalkyl.
In bevorzugten Ausführungsformen ist Halogen unabhängig ausgewählt aus der Gruppe, die Fluor, Chlor, Brom und Jod umfasst, Alkyl unabhängig ausgewählt aus der Gruppe, die Methyl, Ethyl, n-Propyl und Isopropyl umfasst, jeweils unter der Voraussetzung, dass wenigstens einer der Reste RI bis R5 ein Halogen ist und/oder ein Halogen enthält. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist dabei in einer bevorzugten Ausführungsform vorgesehen, dass das Halogen als solches bzw. das Halogen in dem Halogenalkyl aus der vorstehend genannten Gruppe der Halogene ausgewählt ist. Besonders bevorzugt sind dabei Fluor und Chlor.In preferred embodiments, halogen is independently selected from the group comprising fluorine, chlorine, bromine and iodine, alkyl is independently selected from the group comprising methyl, ethyl, n-propyl and isopropyl, in each case provided that at least one of the radicals RI to R5 is a halogen and / or contains a halogen. In the context of the present invention, it is provided in a preferred embodiment that the halogen as such or the halogen in the haloalkyl is selected from the group of halogens mentioned above. Fluorine and chlorine are particularly preferred.
Es ist weiterhin im Rahmen der vorliegenden Erfindung, dass der Alkylrest, sei es der Alkylrest als solches oder der Alkylrest des Halogenalkyls, aus der Gruppe ausgewählt ist, die Methyl, Ethyl, n-Propyl und Isopropyl umfasst.It is also within the scope of the present invention that the alkyl radical, be it the alkyl radical as such or the alkyl radical of haloalkyl, is selected from the group comprising methyl, ethyl, n-propyl and isopropyl.
Dabei ist es auch im Rahmen der vorliegenden Erfindung, dass das Halogen direkt an das Phenylisothiocyanat, insbesondere den Phenyl-Ring, gebunden ist. Das Halogenalkyl umfasst bevorzugterweise solche Alkylreste, die zumindest einfach, bevorzugterweise jedoch zwei- bzw. dreifach substituiert sind. Dabei ist bevorzugt, dass die zwei- oder dreifache Substitution jeweils das gleiche Halogen verwendet. Es ist weiter bevorzugt, dass die zwei- oder dreifache Substitution am gleichen Kohlenstoffatom erfolgt.It is also within the scope of the present invention that the halogen is bonded directly to the phenyl isothiocyanate, in particular the phenyl ring. The haloalkyl preferably comprises those alkyl radicals which are at least monosubstituted, but preferably are substituted twice or three times. It is preferred that the double or triple substitution in each case uses the same halogen. It is further preferred that the double or triple substitution takes place on the same carbon atom.
Besonders bevorzugt ist dabei die Verwendung von 3,5-Bis(Trifluormethyl)-Isothiocyanat. Die im folgenden gemachten Ausführungen beziehen sich lediglich auf das besagte 3,5- Bis(Trifluormethyl)-Isothiocyanat. Es ist jedoch im Rahmen der vorliegenden Erfindung, dass die im Zusammenhang mit dieser Verbindung speziell gemachten Ausführungen und beschriebenen Vorteile, Ausführungsformen, Anwendungen und Vorteile allgemein für die Halogen-substituierten Phenyhsothiocyanate, wie sie hierin offenbart sind, gelten.The use of 3,5-bis (trifluoromethyl) isothiocyanate is particularly preferred. The statements made below relate only to said 3,5-bis (trifluoromethyl) isothiocyanate. However, it is within the scope of the present invention that the particulars made and described advantages, embodiments, applications and advantages in connection with this compound apply in general to the halogen-substituted phenylthothiocyanates as disclosed herein.
Die hierin beschriebenen Halogen-substituierten Phenyhsothiocyanate vereinigen überraschenderweise eine Vielzahl jener Eigenschaften, die man von einem „optimalen" Edman- Reagenz erwartet. Insoweit ist die Verwendung der hierin beschriebenen Halogen-substituierten Phenyhsothiocyanate gegenüber den im Stand der Technik beschriebenen Edman-Reagenzien überraschenderweise mit deutlichen Vorteilen verbunden. Die hierin beschriebenen Halogen- substituierten Phenyhsothiocyanate sind beispielsweise beschrieben in der deutschen Offenlegungsschrift 26 08 488. Die erfindungsgemäße Verwendung der hierin beschriebenen Halogen-substituierten Phenyhsothiocyanate erlaubt die Durchführung des Edman-Abbaus an Polypeptiden oder Proteinen, die in sehr geringen Konzentrationen vorliegen. Dadurch wird eine direkte Analyse von beispielsweise in biologischen Systemen nur schwach exprimierten Polypeptiden und Proteinen erstmals möglich. Gerade die Analyse von schwach exprimierten Polypeptiden und Proteinen ist in der modernen Biotechnologie von besonderem Interesse, stellt jedoch auch insoweit ein Problem dar, als dass durch die geringen Konzentrationen bei Aufreinigungsschritten eine selektive Aufreinigung der interessierenden Polypeptide schwer möglich ist und die spezifischen Verluste hier besonders schwer wiegen. Darüber hinaus wird es durch die verringerte Nachweisgrenze im Rahmen von Polypeptidsequenzierungen auch möglich, vereinfachte Polypeptid-Reinigungsverfahren anzuwenden. Damit ergeben sich wiederum weitere Anwendungen der Polypeptidanalytik unter Anwendung des Edman-Abbaus, insbesondere im Bereich der Diagnostik und hier wiederum bei Systemen mit einem hohen Durchsatz, d. h. sogenannten High-Throughput-Systemen.The halogen-substituted phenyhsothiocyanates described herein surprisingly combine a large number of those properties which are expected from an “optimal” Edman reagent. To this extent, the use of the halogen-substituted phenyhsothiocyanates described here is surprisingly clear compared to the Edman reagents described in the prior art The halogen-substituted phenyhsothiocyanates described here are described, for example, in German Offenlegungsschrift 26 08 488. The use according to the invention of the halogen-substituted phenyhsothiocyanates described herein enables Edman degradation to be carried out on polypeptides or proteins which are present in very low concentrations. This makes it possible for the first time to directly analyze, for example, poorly expressed polypeptides and proteins in biological systems, especially the analysis of poorly expressed polypeptides and proteins one is of particular interest in modern biotechnology, but is also a problem insofar as the low concentrations in the purification steps make it difficult to selectively purify the polypeptides of interest and the specific losses here weigh particularly heavily. In addition, the reduced detection limit in the context of polypeptide sequencing also makes it possible to use simplified polypeptide purification procedures. This in turn results in further applications of polypeptide analysis using Edman degradation, in particular in the field of diagnostics and here again in systems with a high throughput, i.e. H. so-called high-throughput systems.
Es ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung, dass im wesentlichen der Edman-Abbau, wie er in der Literatur beschrieben und den Fachleuten bekannt ist, ohne weitere Änderungen des Versuchsprotokolls mit Ausnahme der hierin beschriebenen Halogen-substituierten Phenyhsothiocyanate anstelle der ansonsten im Stand der Technik verwendeten Phenyhsothiocyanatderivate durchgeführt werden kann. Dies gilt sowohl hinsichtlich der Aufbereitung des Polypeptids, insbesondere dessen Vorlage in der Reaktorkammer, den verwendeten Lösungsmitteln und Hilfsstoffen, des pH- Wert-Bereiches, des Temperaturbereiches sowie der Durchführung der nach der Derivatisierung der Aminosäure, insbesondere der N- terminalen Aminosäure eines Polypeptids mit den hierin beschriebenen Halogen-substituierten Phenylisothiocyanaten bei den nachfolgenden Reaktionsschritten.It is within the scope of the present invention that essentially the Edman degradation, as described in the literature and known to those skilled in the art, without further changes to the test protocol with the exception of the halogen-substituted ones described herein Phenyhsothiocyanate can be carried out instead of the Phenyhsothiocyanatderivate otherwise used in the prior art. This applies both to the preparation of the polypeptide, in particular its presentation in the reactor chamber, the solvents and auxiliaries used, the pH value range, the temperature range and the implementation of the after the derivatization of the amino acid, in particular the N-terminal amino acid of a polypeptide the halogen-substituted phenyl isothiocyanates described herein in the subsequent reaction steps.
Grundsätzlich umfasst der Edman-Abbau die folgenden Schritte:Basically, Edman mining involves the following steps:
1. Bereitstellen eines zu sequenzierenden Polypeptids oder Proteins,1. providing a polypeptide or protein to be sequenced,
2. Umsetzen mit Kupplungsreagens, d. h. im vorliegenden Falle erfindungsgemäß unter Verwendung eines Halogen-substituierten Phenylisothiocyanates, wie hierin beschrieben,2. React with coupling reagent, d. H. in the present case according to the invention using a halogen-substituted phenyl isothiocyanate as described herein,
3. Abspalten der endständig durch das Halogen-substituierte Phenylisothiocyanat derivatisierten Aminosäure,3. Cleaving off the amino acid derivatized by the halogen-substituted phenyl isothiocyanate,
4. Detektion der abgespaltenen endständigen derivatisierten Aminosäure, und4. Detection of the cleaved terminal derivatized amino acid, and
5. optional zyklisches Wiederholen der Schritte 2, 3 und 4.5. optional cyclical repetition of steps 2, 3 and 4.
Typischerweise erfolgt nach der Abspaltung eine Extraktion oder Trennung der derivatisierten Aminosäure und im Anschluss daran eine Messung derselben. Die besagte Messung kann entweder eine direkte Messung sein, oder durch eine Konversion, beispielsweise durch Isomerisierung in PTH und anschließender Detektion erfolgen, oder durch Konversion, beispielsweise durch Isomerisierung in PTH und zusätzlicher Derivatisierung und Detektion erfolgen, oder durch Konversion, beispielsweise durch Hydrolyse, in PTC und anschließender Detektion erfolgen, oder durch Konversion, beispielsweise Hydrolyse, in PTC und zusätzlicher Derivatisierung und Detektion erfolgen.Typically, after the cleavage, the derivatized amino acid is extracted or separated and subsequently measured. Said measurement can either be a direct measurement, or be carried out by conversion, for example by isomerization in PTH and subsequent detection, or by conversion, for example by isomerization in PTH and additional derivatization and detection, or by conversion, for example by hydrolysis, in PTC and subsequent detection take place, or by conversion, for example hydrolysis, in PTC and additional derivatization and detection.
Bei den vorstehend geschilderten Reaktionen wird das Polypeptid typischerweise auf einem geeigneten Trägermaterial kovalent oder nicht kovalent gebunden. Geeignete Trägermaterialien sind dabei Glas, Glasfasern, mikroporöse Glaskugeln, Kunststoffmembranen (wie PVDF, Polyethylen, Teflon und dergleichen). Bei der erfindungsgemäßen Verwendung der Halogen-substituierten Phenyhsothiocyanate, wie sie hierin beschrieben sind, resultieren wesentliche Vorteile auch aus dem niedrigen Siedepunkt dieser Verbindungen. So ist es möglich, dass das bei der Kupplung im Überschuss, bezogen auf die Proteinmenge, zugegebene Reagenz, nachdem die Reaktion stattgefunden hat, auch durch eine Temperaturerhöhung und eine damit verbundene Verdampfung des Reagens entfernt werden kann. Ein weiterer Vorteil aus dem geringeren Siedepunkt der Halogen-substituierten Phenyhsothiocyanate, wie sie hierin beschrieben sind, besteht darin, dass die Prozessführung insoweit abgeändert werden kann, als dass nach der Reaktion des Isothiocyanates mit der Polypeptidkette die Temperatur in der Reaktorkammer erhöht werden kann. Das leicht flüchtige Isothiocyanat verdampft, zumindest teilweise, wodurch die anschließenden Waschschritte, bei denen das Reagens zusätzlich extrahiert wird, effektiver verlaufen. Durch diese Form der Verfahrensführung weist die erfindungsgemäße Edman-Sequenzierung durch eine geringere Menge an störenden Nebenprodukten ein verbessertes Analysenergebnis auf.In the reactions described above, the polypeptide is typically covalently or non-covalently bound to a suitable carrier material. Suitable carrier materials are glass, glass fibers, microporous glass balls, plastic membranes (such as PVDF, polyethylene, Teflon and the like). When using the halogen-substituted phenylsothiocyanates according to the invention, as described herein, significant advantages also result from the low boiling point of these compounds. It is thus possible that the reagent added in the coupling in excess, based on the amount of protein, after the reaction has taken place, can also be removed by increasing the temperature and associated evaporation of the reagent. Another advantage of the lower boiling point of the halogen-substituted phenylthothiocyanates, as described herein, is that the process control can be modified insofar as the temperature in the reactor chamber can be increased after the isothiocyanate has reacted with the polypeptide chain. The volatile isothiocyanate evaporates, at least in part, making the subsequent washing steps, in which the reagent is additionally extracted, more effective. Due to this form of process control, the Edman sequencing according to the invention has an improved analytical result due to a smaller amount of disruptive by-products.
Die vorzugsweise unter basischen Bedingungen durchgeführte Umsetzung der Aminosäure mit einem der Halogen-substituierten Phenyhsothiocyanate, wie sie hierin beschrieben sind, erfolgt vorzugsweise unter Zugabe von Wasser und/oder einem organischen Lösungsmittel. Ein Beispiel für ein derartiges organisches Lösungsmittel ist Ethanol. Die unter Zusatz einer Base durchgeführte Reaktion kann dabei eine flüssige oder gasförmig zugeführte Base umfassen. Geeignete Basen sind beispielsweise solche, die aus der Gruppe ausgewählt sind, die als Stickstoffbasen bezeichnet werden, also beispielsweise die tertiären Amine, beispielsweise Trimethylamin oder Triethylamin, Basen aus der Gruppe der Morpholine, beispielsweise 4- Methylmorpholin, Basen aus der Gruppe, die Pyrrolidone, Pyridine und Pyrimidine umfasst. Es können für die Reaktion auch Basen verwendet werden, die kein Stickstoff enthalten. Auch ist es im Rahmen der vorliegenden Erfindung, eine Mischung zweier oder mehrerer Basen zu verwenden.The reaction of the amino acid, which is preferably carried out under basic conditions, with one of the halogen-substituted phenylsothiocyanates, as described here, is preferably carried out with the addition of water and / or an organic solvent. An example of such an organic solvent is ethanol. The reaction carried out with the addition of a base can comprise a liquid or gaseous base. Suitable bases are, for example, those selected from the group referred to as nitrogen bases, that is, for example, the tertiary amines, for example trimethylamine or triethylamine, bases from the group of the morpholines, for example 4-methylmorpholine, bases from the group, the pyrrolidones, Includes pyridines and pyrimidines. Bases which do not contain nitrogen can also be used for the reaction. It is also within the scope of the present invention to use a mixture of two or more bases.
Bei den erfindungsgemäßen Verfahren wird typischerweise das Halogen-substituierte Phenylisothiocyanat im Überschuss zugegeben. Eine Entfernung des Reagens folgt vorzugsweise durch Extraktion und/oder Evaporation, wobei grundsätzlich auch andere Verfahren als Evaporation angewandt werden können, jedoch ist infolge des niedrigen Siedepunktes der Halogen-substituierten Phenyhsothiocyanate die Entfernung mittels Temperaturerhöhung besonders effizient auszugestalten. Es ist auch im Rahmen der vorliegenden Erfindung, eine Kombination aus Extraktion und Verdampfung durchzuführen.In the processes according to the invention, the halogen-substituted phenyl isothiocyanate is typically added in excess. Removal of the reagent is preferably carried out by extraction and / or evaporation, although processes other than evaporation can in principle also be used, but the removal by means of an increase in temperature is the result of the low boiling point of the halogen-substituted phenysothiocyanates to design particularly efficiently. It is also within the scope of the present invention to carry out a combination of extraction and evaporation.
Wird der Reaktionsansatz getrocknet, erfolgt dies typischerweise dadurch, dass ein Inertgas (Stickstoff oder Argon) durch das Reaktionsgefäß geleitet wird. Alternativ kann auch Trocknung durch Anlegen eines Vakuums erfolgen. Der anschließende Waschschritt erfolgt bevorzugterweise mit organischen Lösungsmitteln, wie beispielsweise Ethylacetat oder Heptan. Allgemein sind Lösungsmittel bevorzugt, die das Polypeptid nicht anlösen bzw. auswaschen. Anschließend erfolgt ein weiterer Trocknungsschritt unter Ver- oder Anwendung der vorstehend beschriebenen Maßnahmen.If the reaction mixture is dried, this is typically done by passing an inert gas (nitrogen or argon) through the reaction vessel. Alternatively, drying can also be done by applying a vacuum. The subsequent washing step is preferably carried out using organic solvents, such as, for example, ethyl acetate or heptane. Solvents that do not dissolve or wash out the polypeptide are generally preferred. A further drying step then takes place using or using the measures described above.
In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Anilinothiazolinon-Aminosäure aus dem Reaktionsansatz extrahiert und direkt in ein geeignetes Detektionssystem überführt und identifiziert wird. Die Extraktion erfolgt dadurch, dass ein organisches Lösungsmittel, wie beispielsweise Ethylacetat und/oder Butylchlorid, durch die Reaktorkammer geleitet wird. Die abgespaltene Aminosäure löst sich, wobei sich das um eine Aminosäure verkürzte Polypeptid jedoch nicht löst und in dem Reaktionsgefäß verbleibt. Das Extraktionsmittel mit der Aminosäure wird in das Detektionssystem überführt und die Aminosäure entsprechend identifiziert.In one embodiment it is provided that the anilinothiazolinone amino acid is extracted from the reaction mixture and transferred directly to a suitable detection system and identified. The extraction is carried out by passing an organic solvent, such as ethyl acetate and / or butyl chloride, through the reactor chamber. The amino acid split off dissolves, but the polypeptide shortened by one amino acid does not dissolve and remains in the reaction vessel. The extractant with the amino acid is transferred to the detection system and the amino acid is identified accordingly.
In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Anilinothiazolinon-Aminosäure aus dem Reaktionsansatz extrahiert und in eine Phenylthiohydantoin-Aminosäure überführt wird. Dabei erfolgt die Extraktion, indem ein organisches Lösungsmittel, wie beispielsweise Ethylacetat und/oder Butylchlorid, durch die Reaktorkammer geleitet wird. Die abgespaltene Aminosäure löst sich, wohingegen sich das um eine Aminosäure verkürzte Polypeptid nicht löst und in der Reaktorkammer verbleibt. Das Extraktionsmittel mit der derivatisierten Aminosäure wird in eine weitere Reaktionskammer, den sogenannten „Konverter" überführt. Hier wird eine wässrige Säure zudosiert, wie beispielsweise 25 % Trifluoressigsäure, und die Isomerisierungsreaktion findet statt.In a further embodiment it is provided that the anilinothiazolinone amino acid is extracted from the reaction mixture and converted into a phenylthiohydantoin amino acid. The extraction is carried out by passing an organic solvent, such as ethyl acetate and / or butyl chloride, through the reactor chamber. The amino acid split off dissolves, whereas the polypeptide shortened by one amino acid does not dissolve and remains in the reactor chamber. The extractant with the derivatized amino acid is transferred to another reaction chamber, the so-called “converter”. Here, an aqueous acid, such as 25% trifluoroacetic acid, is metered in and the isomerization reaction takes place.
In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Anilinothiazolinon-Aminosäure aus dem Reaktionsansatz extrahiert und in eine Phenylthiocarbamoyl-Aminosäure (PTC-AS) überführt wird. Die Extraktion erfolgt, indem ein organisches Lösungsmittel, wie Ethylacetat und/oder Butylchlorid durch das Reaktionsgefäß geleitet wird. Die abgespaltene Aminosäure löst sich, wohingegen sich das um eine Aminosäure verkürzte Polypeptid nicht löst und in der Reaktorkammer verbleibt. Das Extraktionsmittel mit der Aminosäure wird in die besagte weitere Reaktionskammer („Konverter") überführt. Hier wird beispielsweise Wasser oder eine wässrige Base dosiert und die Hydrolysereaktion findet statt. Die PTC-Aminosäure kann anschließend direkt identifiziert werden oder sie wird in einem weiteren Schritt derivatisiert und darauffolgend analysiert.In a further embodiment it is provided that the anilinothiazolinone amino acid is extracted from the reaction mixture and converted into a phenylthiocarbamoyl amino acid (PTC-AS). The extraction is carried out by passing an organic solvent, such as ethyl acetate and / or butyl chloride, through the reaction vessel. The split off amino acid dissolves whereas the amino acid truncated polypeptide does not dissolve and remains in the reactor chamber. The extractant with the amino acid is transferred to said further reaction chamber (“converter”). Here, for example, water or an aqueous base is metered in and the hydrolysis reaction takes place. The PTC amino acid can then be identified directly or it is derivatized in a further step and then analyzed.
In einer noch weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Anilinothiazolinon- Aminosäure aus dem Reaktionsansatz extrahiert und in eine Phenylthiohydantoin-Aminosäure überführt wird. Die Extraktion erfolgt, indem ein organisches Lösungsmittel, wie Ethylacetat und/oder Butylchlorid, durch das Reaktionsgefäß geleitet wird. Die abgespaltene Aminosäure löst sich im Gegensatz zu dem um eine Aminosäure verkürzten Polypeptid, welches in der Reaktorkammer verbleibt. Das Extraktionsmittel mit der Aminosäure wird in eine weitere Reaktorkammer, den „Konverter", überführt. Hier wird eine wässrige Säure, wie beispielsweise 25 % Trifluoressigsäure, hinzugegeben und die Isomerisierungsreaktion findet statt. Anschließend wird die Phenylthiohydantoin-Aminosäure in einem weiteren Schritt derivatisiert. Die Derivatisierung erfolgt, wie auch im Falle des PTC-Derivates der Aminosäure, mit z. B. in der Gaschromatographie üblichen Reagenzien, so dass die zweifach derivatisierte Aminosäure einem hochempfindlichen Analyseverfahren zugänglich ist. Dabei kann eine leicht ionisierbare Verbindung angekuppelt werden oder entstehen, eine fluoreszierende Gruppe angekuppelt werden, oder der Siedepunkt der Verbindung durch die Derivatisierung herabgesetzt werden.In yet another embodiment, it is provided that the anilinothiazolinone amino acid is extracted from the reaction mixture and converted into a phenylthiohydantoin amino acid. The extraction is carried out by passing an organic solvent, such as ethyl acetate and / or butyl chloride, through the reaction vessel. The split off amino acid dissolves in contrast to the polypeptide shortened by one amino acid, which remains in the reactor chamber. The extractant with the amino acid is transferred to another reactor chamber, the “converter”. Here, an aqueous acid, such as 25% trifluoroacetic acid, is added and the isomerization reaction takes place. The phenylthiohydantoin amino acid is then derivatized in a further step As in the case of the PTC derivative of the amino acid, derivatization is carried out using reagents that are customary in gas chromatography, for example, so that the doubly derivatized amino acid is accessible to a highly sensitive analysis method, in which case an easily ionizable compound can be coupled or formed, a fluorescent one Group are coupled, or the boiling point of the compound can be reduced by the derivatization.
Ein besonderer Vorteil bei der Verwendung von 3,5 - Bis (Trifluormethyl) - Phenylisothiocyanat im Rahmen des Edman-Abbaus ist in dem Nachweis- bzw. Identifizierungsschritt der mit 3,5 - Bis (Trifluormethyl) - Phenylisothiocyanat derivatisierten Aminosäure zu sehen. Obgleich die im Stand der Technik beschriebenen Verfahren, wie beispielsweise UV-Detektion, [10, Wittmann- Liebold 1985] grundsätzlich angewandt werden können, sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung insbesondere empfindlichere Nachweis- oder Detektionsverfahren möglich. Dies liegt darin begründet, dass das erfindungsgemäße 3,5-Bis (Trifluormethyl) - Phenylisothiocyanat einen hohen Anteil an Fluoratomen im Molekül aufweist und diese durch geeignete Kopplung an Detektoren, wie beispielsweise ECD (Electron Capture Detection) oder durch negative chemische Ionisation (NCI) oder chemische Ionisation (CI) spezifisch nachgewiesen werden können. Anstelle von HPLC könnte auch eine Auftrennung und Charakterisierung der erhaltenen Aminosäure-Derivate mittels Gaschromatographie unter Bezug auf standardisierte Retentionszeiten erfolgen. Gleiches gilt grundsätzlich auch für solche der hierin offenbarten bzw. beschriebenen Phenyhsothiocyanate, die weniger Fluoratome, aber immer noch die vorstehenden physiko-chemischen Eigenschaften aufweisen.A particular advantage when using 3,5 - bis (trifluoromethyl) phenyl isothiocyanate in the context of Edman degradation is the detection or identification step of the amino acid derivatized with 3,5 - bis (trifluoromethyl) phenyl isothiocyanate. Although the methods described in the prior art, such as UV detection, [10, Wittmann-Liebold 1985] can in principle be used, more sensitive detection or detection methods are possible within the scope of the present invention. This is due to the fact that the 3,5-bis (trifluoromethyl) phenyl isothiocyanate according to the invention has a high proportion of fluorine atoms in the molecule and this by suitable coupling to detectors such as ECD (electron capture detection) or by negative chemical ionization (NCI) or chemical ionization (CI) can be specifically detected. Instead of HPLC, a separation and characterization of the amino acid derivatives obtained by means of gas chromatography with reference to standardized could Retention times take place. The same also applies in principle to those of the phenysothiocyanates disclosed or described herein which have fewer fluorine atoms but still have the above physico-chemical properties.
Es ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung, dass die verschiedenen Aminosäurederivate unter Anwendung verschiedener Trennprinzipien aufgelöst werden und anschließend, ebenfalls unter Anwendung verschiedener, unter anderem physiko-chemischer Parameter aufgetrennt werden. Insoweit sind grundsätzlich alle möglichen Kombinationen aus Trennverfahren und Nachweis- Verfahren möglich, beispielsweise die Verwendung von Detektoren, wie ECD oder NCI bei Trennung mittels Gaschromatographie, Gas-Flüssig-Chromatographie undIt is within the scope of the present invention that the different amino acid derivatives are dissolved using different separation principles and then, also using different, among other things, physico-chemical parameters. In this respect, all possible combinations of separation methods and detection methods are fundamentally possible, for example the use of detectors such as ECD or NCI in the case of separation by means of gas chromatography, gas-liquid chromatography and
Flüssigchromatographie (Umkehrphasen-Chromatographie oder Ionenaustausch-Liquid chromatography (reverse phase chromatography or ion exchange
Chromatographie). Im Falle der UV-Detektion oder ECD-Detektion kommt die wesentliche Information hinsichtlich der Identität des Aminosäure-Derivates aus der Retentionszeit.Chromatography). In the case of UV detection or ECD detection, the essential information regarding the identity of the amino acid derivative comes from the retention time.
Insbesondere bei der Verwendung gaschromatographischer Systeme ist es erforderlich, die derivatisierten Aminosäuren aus dem Edman-Abbau (FM-TH-AS) zu derivatisieren, um sie der Detektion erst zugänglich zu machen. Allgemein ist es bei dem erfindungsgemäßen Edman- Abbau möglich, die entstandenen derivatisierten Aminosäuren (in der Konfiguration Anilinothiazolinon oder Thiocarbamyl oder Thiohydantoin) in einem weiteren Schritt derart zu derivatisieren, dass sie für die gaschromatographische Analyse optimale Eigenschaften aufweisen.In particular when using gas chromatography systems, it is necessary to derivatize the derivatized amino acids from Edman degradation (FM-TH-AS) in order to make them accessible for detection. In general, it is possible in the Edman degradation according to the invention to derivatize the resulting derivatized amino acids (in the configuration anilinothiazolinone or thiocarbamyl or thiohydantoin) in a further step in such a way that they have optimal properties for gas chromatographic analysis.
Es ist weiterhin im Rahmen der vorliegenden Erfindung, dass der Edman-Abbau als automatisiertes Verfahren, wie hierin im Einleitungsteil beschrieben, der hierin durch Bezugnahme an dieser Stelle als nochmals aufgenommen und wiederholt gelten soll, unter Verwendung der hierin beschriebenen Halogen-substituierten Phenylisothiocyanaten, wie beispielsweise 3,5 - Bis (Trifluormethyl) - Phenylisothiocyanat, als „wet phase"- Verfahren, als „pulsed liquid"- Verfahren oder als Gasphasen- Verfahren durchgeführt wird.It is further within the scope of the present invention that the Edman degradation is described as an automated process as described in the introductory part, which is to be considered as repeated and repeated here by reference at this point, using the halogen-substituted phenyl isothiocyanates described herein, such as for example 3,5 - bis (trifluoromethyl) phenyl isothiocyanate, as a "wet phase" process, as a "pulsed liquid" process or as a gas phase process.
Bei dem „wet phase"-Verfahren, dem „pulsed liquid"-Verfahren oder dem Gasphasen- Verfahren, wie sie hierin bei dem erfindungsgemäßen Verfahren angewandt werden können, werden eine oder mehrere Reagenzien in Form eines kleinen (vorzugsweise kleiner lOμl, bevorzugtererweise kleiner 2μl) in Form eines Flüssigkeitstropfens („wet phase"), in Form eines Sprühnebels („pulsed liquid") oder gasförmig mit einem Trägergas (bevorzuigterweise Stichstoff oder Argon) in die Reaktorkammer dosiert, in der sich das Polypeptid kovalent oder nicht kovalent gebunden auf einem Trägermaterial (vorzugsweise einem Glasfaserfilter, einer Membran die vorzugsweise hydrophoben Eigenschaften aufweist, beispielsweise aus PVDF, oder porösen Glaskugeln) befindet. Die Reagenzien sind hierbei eines der hierin beschriebenen Halogen-substituierten Phenyhsothiocyanate, (vorzugsweise gelöst in organischem Lösemittel), die Base, vorzugsweise eine Stickstoffbase, vorzugsweise ein tertiäres Amin, wie beispielsweise Trimethylamin oder Triethylamin oder eine Ringverbindung mit einem Stickstoffatom, die in einem organischen Lösemittel oder in Wasser oder einer Mischung aus Wasser und organischen Lösemittel gelöst sein kann, und die wasserfreie Säure, vorzugsweise Trifluoressigsäure. Hierbei kann eine beliebige Kombination der verschiedenen Dosierungstechniken für die Dosierung der Reagenzien verwendet werden.In the “wet phase” method, the “pulsed liquid” method or the gas phase method, as can be used here in the method according to the invention, one or more reagents are in the form of a small (preferably less than 10 μl, preferably less than 2 μl) ) in the form of a liquid drop ("wet phase"), in the form of a spray ("pulsed liquid") or in gaseous form with a carrier gas (preferably nitrogen or argon) metered into the reactor chamber in which the polypeptide is covalently or non-covalently bound on a carrier material (preferably a glass fiber filter, a membrane which preferably has hydrophobic properties, for example made of PVDF, or porous glass balls). The reagents here are one of the halogen-substituted phenysothiocyanates described here (preferably dissolved in organic solvent), the base, preferably a nitrogen base, preferably a tertiary amine, such as trimethylamine or triethylamine, or a ring compound with a nitrogen atom, in an organic solvent or can be dissolved in water or a mixture of water and organic solvents, and the anhydrous acid, preferably trifluoroacetic acid. Any combination of the different metering techniques can be used for metering the reagents.
Wie aus der vorstehenden Darstellung ersichtlich, kann das hierin offenbarte Halogen- substituierte Phenylisothiocyanat mit einem primären Amin eines Peptides, insbesondere von der terminalen Aminosäure des Peptids reagieren und, nach Abspaltung der besagten terminalen Aminosäure, selektive detektiert werden. Es ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung, dass die Reaktion mit dem hierin beschriebenen Halogen-substituierten Phenylisothiocyanat nicht auf die Reaktion mit Peptiden beschränkt ist. Vielmehr erfolgt eine Reaktion allgemein mit primären oder sekundären Aminen. Bei dieser Reaktion handelt es sich somit im weitesten Sinne um eine Derivatisierungsreaktion von primären und/oder sekundären Aminen. Mit der erfindungsgemäßen Derivatisierung von primären und sekundären Aminen ist es möglich, die besagten primären und sekundären Amine gezielt aus oder in einem Stoffgemisch, insbesondere in einem Gemisch dieser Stoffklassen, zu analysieren. Mit der Derivatisierung wird die Polarität der die primäre oder sekundäre Amingruppe enthaltenden.Substanz verringert, so dass sie besser einer gaschromatographischen Analyse zugänglich ist bzw. wird. Durch die elektronegativen Eigenschaften des Derivatisierungsreagenz, d. h. des hierin beschriebenen Halogen-substituierten Phenylisothiocyanat, bedingt durch die Halogenatome, ist das Reagenz besonders geeignet für eine Detektion mit Elektronen-Einfang-Detektoren oder für eine Detektion mittels negativer chemischer Ionisation undjnassenspektrometrischer Detektion. Mit dieser selektiven Detektion wird das Verhältnis von Signal zu Rauschen um ein Vielfaches erhöht, so dass damit eine wesentlich empfindlichere Analyse der Zielsubstanzen, d. h. von primären und sekundären Aminen, ermöglicht wird. Unter Anwendung des hierin beschriebenen Halogen-substituierten Phenylisothiocyanates ist der Nachweis von primären und sekundären Aminen bis in den Attomolbereich oder in noch geringeren Stoffmengen zu fuhren und es damit letzten Endes möglich, die ein primäres oder sekundäres Amin enthaltende Verbindung zu identifizieren. Mit der erfindungsgemäßen Verwendung der hierin beschriebenen Halogen-substituierten Phenyhsothiocyanate werden primäre und sekundäre Amine einer direkten gaschromatographischen Messung nun zugänglich.As can be seen from the above illustration, the halogen-substituted phenyl isothiocyanate disclosed herein can react with a primary amine of a peptide, in particular from the terminal amino acid of the peptide and, after cleavage of the said terminal amino acid, can be detected selectively. It is within the scope of the present invention that the reaction with the halogen-substituted phenyl isothiocyanate described herein is not limited to the reaction with peptides. Rather, a reaction generally takes place with primary or secondary amines. In the broadest sense, this reaction is therefore a derivatization reaction of primary and / or secondary amines. With the derivatization of primary and secondary amines according to the invention, it is possible to specifically analyze said primary and secondary amines from or in a mixture of substances, in particular in a mixture of these classes of substances. With the derivatization, the polarity of those containing the primary or secondary amine group . Substance reduced so that it is or becomes more accessible for gas chromatographic analysis. Due to the electronegative properties of the derivatization reagent, ie the halogen-substituted phenylisothiocyanate described herein, due to the halogen atoms, the reagent is particularly suitable for detection with electron capture detectors or for detection by means of negative chemical ionization and wet spectrometric detection. With this selective detection, the ratio of signal to noise is increased many times over, so that a much more sensitive analysis of the target substances, ie of primary and secondary amines, is made possible. Using the halogen-substituted phenyl isothiocyanate described here, the detection of primary and secondary amines is to be carried out down to the attomole range or in even smaller amounts, and thus ultimately possible to identify the primary or secondary amine containing compound. With the use according to the invention of the halogen-substituted phenyhsothiocyanates described herein, primary and secondary amines are now accessible for direct gas chromatographic measurement.
Die Durchführung der Derivatisierung bzw. des Verfahrens zum Nachweis von primären und/oder sekundären Aminen erfolgt dabei gemäß den folgenden Schritten:The derivatization or the method for the detection of primary and / or secondary amines is carried out according to the following steps:
a) Bereitstellen einer Probe,a) providing a sample,
b) optional Durchführen eines Aufreinigungsschrittes mit dem Ziel, bestimmte Komponenten der Probe zu entfernen oder den Anteil der zu derivatisierenden bzw. nachzuweisenden primären und/oder sekundären Amine zu erhöhen,b) optionally carrying out a purification step with the aim of removing certain components of the sample or increasing the proportion of primary and / or secondary amines to be derivatized or detected,
c) Bereitstellen eines geeigneten Lösemittels,c) provision of a suitable solvent,
d) optional Hinzugeben einer Stickstoff ase,d) optionally adding a nitrogen ase,
e) Hinzugeben des Isothiocyanates zu dem Reaktionsansatz und Abreagierenlassen der Probe bzw. des Reaktionsansatzes,e) adding the isothiocyanate to the reaction batch and allowing the sample or reaction batch to react,
f) optional Abtrennen des überschüssigen Reagens und/oder der Hilfsstoffe, undf) optionally removing the excess reagent and / or the auxiliary substances, and
g) Analyse des solchermaßen erhaltenen Reaktionsansatzes.g) Analysis of the reaction mixture thus obtained.
Die zu analysierende Probe kann im Prinzip eine jegliche Probe sein. Die Probe kann entsprechend aus dem technischen oder dem analytischen Bereich stammen. Der analytische Bereich umfasst dabei insbesondere die Bereiche Biologie, Biochemie und Medizin sowie Forensik ebenso wie den der Prozesstechnik. Bevorzugterweise sind die Proben biologischen Ursprungs und hierbei insbesondere Blut, Urin, Stuhl, Lymphflüssigkeit oder Liquor. Die Probe kann jedoch auch eine Luftprobe, eine Bodenprobe, oder eine Wasserprobe sein. Schließlich kann die Probe auch eine feste Substanz sein, wie beispielsweise Haare oder allgemein eine Feststoffprobe. Bei dem in der Probe enthaltenen Amin, insbesondere primären oder sekundären Amin, bzw. mutmaßlich darin enthaltenem primären und/oder sekundären Amin kann es sich bevorzugterweise um ein solches Amin handeln, wie es in Ausgangsmaterialien für die Herstellung von industriellen Produkten, wie beispielsweise Lösungsmitteln, Textil- und Flotationshilfsmittel, Invertseifen, Tensiden, Bakteriziden, Korrosionsinhibitoren, Antischaummitteln und Additiven enthalten ist. Amine, wie sie erfindungsgemäß nachgewiesen oder detektiert werden können, stellen jedoch auch Bestandteile bzw. reaktive Gruppen von Pharmazeutika, einschließlich Drogen, dar. Amine, wie sie erfindungsgemäß nachgewiesen oder detektiert werden können, stellen des Weiteren beispielsweise verschiedene Stoffwechselprodukten dar. Von besonderem Interesse im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung sind dabei solche primären und sekundären Amine, die biogene Amine sind.In principle, the sample to be analyzed can be any sample. Accordingly, the sample can come from the technical or analytical area. The analytical area includes in particular the areas of biology, biochemistry and medicine as well as forensics as well as that of process technology. The samples are preferably of biological origin and in particular blood, urine, stool, lymph fluid or cerebrospinal fluid. However, the sample can also be an air sample, a soil sample, or a water sample. Finally, the sample can also be a solid substance, such as hair or a solid sample in general. The amine contained in the sample, in particular primary or secondary amine, or presumably contained therein primary and / or secondary amine, can preferably be such an amine as is used in starting materials for the production of industrial products, such as solvents, for example. Textile and flotation aids, invert soaps, surfactants, bactericides, corrosion inhibitors, anti-foaming agents and additives are included. However, amines as they can be detected or detected according to the invention also represent constituents or reactive groups of pharmaceuticals, including drugs. Amines as they can be detected or detected according to the invention also represent, for example, various metabolic products. Of particular interest in In connection with the present invention are primary and secondary amines which are biogenic amines.
Biogene Amine sind primäre Mono- und Diamine und im weiteren Sinne gewisse Derivate hiervon. Typischerweise entstehen derartige biogene Amine im Organismus durch Decarboxylierung von Aminosäuren gebildet. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung können unter Anwendung der hierin beschriebenen Halogen-substituierten Phenyhsothiocyanate biogene Amine nachgewiesen werden und erlauben somit einen Rückschluss auf den Zustand eines Organismus, insbesondere auf das Vorhandensein von erwünschten oder unerwünschten biogenen Aminen, die wiederum Rückschluss auf Krankheiten oder Krankheitszustände erlauben. Weiterhin ist damit ein Überwachen des Therapieerfolges bzw. eine Bestimmung der Pharmakokinetik von primären bzw. sekundären Aminen enthaltenden Wirkstoffen möglich. Unter Verwendung der hierin offenbarten Halogen-substituierten Phenylisothiocyanaten und den entsprechenden Verfahren zum Derivatisieren bzw. Nachweisen von primären und/oder sekundären Aminen können die folgenden biogenen Amine besonders bevorzugt nachgewiesen werden bzw. sind die diese enthaltenden Proben unter Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens zu analysieren. Tyramin, Dopamin, Noradrenalin und Adrenalin, die Neurotransmitter, Hormone, bzw. Gewebehormone darstellen und das Decarboxylierungsprodukt der Aminosäure Tyrosin darstellen. Tryptamin, Serotonin und Melatonin, die Neurotransmitter, Hormone und Gewebehormone darstellen und das Decarboxylierungsprodukt von Tryptophan darstellen. Histamin, das ein Gewebehormon ist und bei einer Vielzahl von Reaktionen, einschließlich allergischer Reaktionen, beteiligt und das Decarboxylierungsprodukt der Aminosäure Histidin ist. Cysteamin, welches ein wesentlicher Bestandteil des Co-Enzyms A und das Decarboxylierungsprodukt von Cystein ist. Betaalanin, das ebenfalls Baustein des Co-Enzyms A und das Decarboxylierungsprodukt der Aminosäure Asparagin ist. Gammaaminobuttersäure, die ein wichtiger Neurotransmitter und das Decarboxylierungsprodukt von Glutaminsäure ist. Propanolamin, welches eine wesentliche Funktion als Cobalamin aufweist und das Decarboxylierungsprodukt von Threonin ist. Ethanolamin, welches ein wesentlicher Bestandteil der Phosphatide, die ihrerseits am Aufbau der Zytoplasmamembran beteiligt sind, und das Decarboxylierungsprodukt von Serin ist. Cadaverin, welches ein bakterielles Abbauprodukt von Lysin ist. Spermidin, Spermin und Putrescin, welche bei der Regulation der DNA- und RNA-Synthese sowie Zeilproliferation beteiligt sind und das Decarboxylierungsprodukt der Aminosäure Omithin sind. Agmatin, das ein bakterielles Abbauprodukt und das Decarboxylierungsprodukt von Arginin ist. ß-Alanin, welches aus L- Asparaginsäure entsteht und als Vorstufe für Pantothensäure von Bedeutung ist. Aminoacteon, welches aus L-2-Aminoacetessigsäure entsteht und eine Vorstufe für Vitamin B12 darstellt. 5- Amino-4-oxovaleriansäure, welches aus Succinylglycin entsteht und eine Vorstufe für Porphyrine darstellt. Cadaverin, welches aus L-Lysin hergestellt wird und eine Vorstufe für Alkaloide darstellt. Dopamin, welches von L-Dopa herrührt und ein Neurotransmitter, Vorstufe für die Katecholamine, L-Noradrenalin und L-Adrenalin und darüber hinaus ein Protoalkaloid ist. Serotonin, welches aus 5-Hydroxy-L-Tryptophan entsteht und ein Neurotransmitter sowie Vorstufe des Hormons Melatonin ist. Tryptamin, welches aus L-Tryptophan entsteht und die Kontraktion der glatten Muskulatur bewirkt und bei Pflanzen wachstumsfordernd wirkt. Tyramin, welches aus L-Tyrosin entsteht und die Kontraktion der glatten Muskulatur bedingt.Biogenic amines are primary mono- and diamines and, in the broader sense, certain derivatives thereof. Such biogenic amines are typically formed in the organism by decarboxylation of amino acids. In the context of the present invention, biogenic amines can be detected using the halogen-substituted phenyhsothiocyanates described herein and thus allow conclusions to be drawn about the state of an organism, in particular the presence of desired or undesired biogenic amines, which in turn allow conclusions to be drawn about diseases or disease states. It is also possible to monitor the success of the therapy or to determine the pharmacokinetics of active substances containing primary or secondary amines. Using the halogen-substituted phenylisothiocyanates disclosed herein and the corresponding methods for derivatizing or detecting primary and / or secondary amines, the following biogenic amines can be detected particularly preferably or the samples containing them can be analyzed using the method according to the invention. Tyramine, dopamine, noradrenaline and adrenaline, which are neurotransmitters, hormones or tissue hormones and which are the decarboxylation product of the amino acid tyrosine. Tryptamine, serotonin and melatonin, which are neurotransmitters, hormones and tissue hormones and which are the decarboxylation product of tryptophan. Histamine, which is a tissue hormone and is involved in a variety of reactions, including allergic reactions, and is the decarboxylation product of the amino acid histidine. Cysteamine, which is an essential component of co-enzyme A and the decarboxylation product of cysteine. Betaalanin, which is also a building block of coenzyme A and the decarboxylation product of the amino acid Is asparagine. Gamma aminobutyric acid, which is an important neurotransmitter and the decarboxylation product of glutamic acid. Propanolamine, which has an essential function as a cobalamin and is the decarboxylation product of threonine. Ethanolamine, which is an essential component of the phosphatides, which in turn are involved in the construction of the cytoplasmic membrane, and the decarboxylation product of serine. Cadaverine, which is a bacterial breakdown product of lysine. Spermidine, spermine and putrescine, which are involved in the regulation of DNA and RNA synthesis and cell proliferation and are the decarboxylation product of the amino acid omithin. Agmatine, which is a bacterial degradation product and the decarboxylation product of arginine. ß-Alanine, which arises from L-aspartic acid and is important as a precursor for pantothenic acid. Aminoacteon, which arises from L-2-aminoacetoacetic acid and is a precursor for vitamin B12. 5- Amino-4-oxovaleric acid, which is formed from succinylglycine and is a precursor for porphyrins. Cadaverine, which is made from L-lysine and is a precursor for alkaloids. Dopamine, which is derived from L-dopa and is a neurotransmitter, precursor for the catecholamines, L-noradrenaline and L-adrenaline, and is also a proto-alkaloid. Serotonin, which arises from 5-hydroxy-L-tryptophan and is a neurotransmitter and precursor of the hormone melatonin. Tryptamine, which arises from L-tryptophan and causes contraction of the smooth muscles and has a growth-promoting effect on plants. Tyramine, which arises from L-tyrosine and causes the contraction of the smooth muscles.
Darüber hinaus gibt es eine Vielzahl von weiteren biogenen Aminen, für die die erfindungsgemäße Verwendung bzw. das erfindungsgemäße Verfahren geeignet ist. Sofern ein kausaler Zusammenhang zwischen dem erfindungsgemäß nachzuweisenden primären bzw. sekundären Amin und einer Krankheit besteht, kann das entsprechende Verfahren als diagnostisches Verfahren für die jeweilige Krankheit verwendet werden.In addition, there are a large number of other biogenic amines for which the use according to the invention or the method according to the invention is suitable. If there is a causal connection between the primary or secondary amine to be detected according to the invention and a disease, the corresponding method can be used as a diagnostic method for the respective disease.
Die gemäß Schritt b) optional durchgeführten Aufreinigungsschritte haben zum Ziel, gegebenenfalls die Reaktion störende Inhaltsstoffe der Probe zu entfernen bzw. in einem Vorschritt bereits die Konzentration der nachzuweisenden bzw. zu derivatisierenden primären und/oder sekundären Amine zu erhöhen. Beispielsweise kann eine Phasentrennung erfolgen für den Fall, dass die Probe eine Dispersion darstellt oder größere Feststoffe enthält. Die Aufreinigung erfolgt dabei nach Prinzipien, die dem Fachmann auf dem Gebiet bekannt sind, wobei beispielsweise auch eine Extraktion erfolgen kann mit dem Ziel, die primären und sekundären Amine in eine entsprechende Lösemittelphase aufzunehmen. Die Probe wird in Schritt c) dann in ein geeignetes Lösungsmittel aufgenommen, in welchem letzten Endes die Reaktion mit dem erfindungsgemäßen Halogen-substituierten Phenylisothiocyanat erfolgen soll. Grundsätzlich sind eine Vielzahl von Lösungsmitteln geeignet, wobei die Eignung des jeweiligen Lösungsmittels im Wesentlichen von dem konkret nachzuweisenden Amin bestimmt wird. Beispielhaft sei hier auf die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Sequenzierung von Proteinen bzw. Peptiden angeführten Lösungsmittel verwiesen, die grundsätzlich auch für diese Anwendung geeignet sind. Ein geeignetes Lösungsmittel kann beispielsweise eine Mischung aus 50 % Pyridin, 6 % Trimethylamin und 44 % Wasser darstellen. Bevorzugterweise liegt das Isothiocyanat im Überschuss vor.The purification steps optionally carried out in accordance with step b) have the aim of removing any constituents of the sample which interfere with the reaction or of increasing the concentration of the primary and / or secondary amines to be detected or derivatized in a preliminary step. For example, phase separation can take place in the event that the sample is a dispersion or contains larger solids. The purification is carried out according to principles which are known to the person skilled in the art, extraction being possible, for example, with the aim of incorporating the primary and secondary amines into a corresponding solvent phase. In step c), the sample is then taken up in a suitable solvent, in which the reaction with the halogen-substituted phenylisothiocyanate according to the invention should ultimately take place. In principle, a large number of solvents are suitable, the suitability of the particular solvent being essentially determined by the amine to be specifically detected. As an example, reference is made here to the solvents mentioned in connection with the method according to the invention for the sequencing of proteins or peptides, which are in principle also suitable for this application. A suitable solvent can be, for example, a mixture of 50% pyridine, 6% trimethylamine and 44% water. The isothiocyanate is preferably present in excess.
Bei der optionalen Zugabe einer Stickstoffbase gemäß Schritt d) sind wiederum jene Basen grundsätzlich anwendbar, wie dies auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren für die Sequenzanalyse von Polypeptiden verwendet werden. Insbesondere bevorzugt sind dabei Stickstoffbasen, wie Trimethylamin, Triethylamin oder Pyridin.With the optional addition of a nitrogen base according to step d), those bases can in principle be used, as are also used in connection with the method according to the invention for the sequence analysis of polypeptides. Nitrogen bases such as trimethylamine, triethylamine or pyridine are particularly preferred.
Mit der Zugabe des Isothiocyanats zu der gegebenenfalls aufbereiteten Probe erfolgt die eigentliche Reaktion, die unter üblichen Bedingungen durchgeführt wird. Übliche Bedingungen bezeichnet dabei z. B. 50° C bis 55° C für 30 bis 40 min, bevorzugt 50° C für 40 min.With the addition of the isothiocyanate to the optionally prepared sample, the actual reaction takes place, which is carried out under normal conditions. Usual conditions refer to z. B. 50 ° C to 55 ° C for 30 to 40 min, preferably 50 ° C for 40 min.
Nach Schritt e), insbesondere dem Umsetzen des Reaktionsansatzes kann optional vorgesehen sein, dass eine Isomerisierungsreaktion des verwendeten Halogen-substituierten Phenylisothiocyanates erfolgt. Mit dieser Reaktion wird im Allgemeinen die Nachweisempfindlichkeit weiter erhöht. Reaktionsbedingungen, die zu einer Isomerisierung des mit dem Amin umgesetzten Halogen-substituierten Phenylisothiocyanates führen, sind den Fachleuten auf dem Gebiet bekannt und beispielsweise auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Sequenzanalyse von Polypeptiden beschrieben. Beispielsweise kann die Isomerisierung, bevorzugtererweise nach Trocknung des Reaktionsansatzes, mit 25 % Trifluoressigsäure durchgeführt werden.After step e), in particular after the reaction mixture has been reacted, it can optionally be provided that an isomerization reaction of the halogen-substituted phenylisothiocyanate used takes place. This reaction generally increases the sensitivity of detection. Reaction conditions which lead to isomerization of the halogen-substituted phenylisothiocyanate reacted with the amine are known to those skilled in the art and are also described, for example, in connection with the method according to the invention for the sequence analysis of polypeptides. For example, the isomerization can be carried out with 25% trifluoroacetic acid, preferably after the reaction mixture has dried.
Die Analyse gemäß Schritt g) wird dabei insbesondere unter Verwendung des derivatisierten Amins erfolgen, wobei das jeweilige Amin vor Aufnahme in ein für das jeweils ausgewählte Analyseverfahren geeignetes Lösemittel getrocknet wird. Bei Verwendung eines Gaschromatographiesystems ist beispielsweise eine Rücklösung des getrockneten Amins in 70 % Aceton oder in reinem Aceton bevorzugt. In dem gaschromatographischen System kann das jeweilige Amin als Derivat durch Vergleich der Retentionszeiten oder über die massenspektrometrische Bestimmung identifiziert werden. Die eigentliche Detektion kann sowohl im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Sequenzbestimmung von Polypeptiden wie auch beim erfindungsgemäßen Derivatisieren und/oder Nachweis von primären und/oder sekundären Aminen auch mittels UV- oder Fluoreszenzdetektion erfolgen. Durch die Derivatisierung wird sichergestellt, dass bei Verwendung eines Elektronen-Einfang- Detektors (ECD-Detektors) mindestens eine funktioneile Gruppe im Molekül enthalten ist, die stark elektronegative Eigenschaften aufweist. Der Elektronen-Einfang-Detektor ist ein spezifischer Detektor der mit elektronegativen Elementen oder elektronegativen funktionellen Gruppen wie zum Beispiel Fluor (-F), Chlor (-C1) oder Brom (-Br) Substituten oder Nitrogruppen (-NO2) mit einer hohen Response, also einer hohen Signalantwort reagiert, so dass diese Moleküle selektiv detektiert werden.The analysis according to step g) will in particular be carried out using the derivatized amine, the respective amine being dried before being taken up in a solvent suitable for the respectively selected analytical method. When using a Gas chromatography system is preferred, for example, a redissolution of the dried amine in 70% acetone or in pure acetone. In the gas chromatographic system, the respective amine can be identified as a derivative by comparing the retention times or by means of mass spectrometric determination. The actual detection can take place both in the context of the method according to the invention for determining the sequence of polypeptides and in the derivatization and / or detection of primary and / or secondary amines according to the invention also by means of UV or fluorescence detection. The derivatization ensures that when an electron capture detector (ECD detector) is used, the molecule contains at least one functional group that has strongly electronegative properties. The electron capture detector is a specific detector that has high response with electronegative elements or electronegative functional groups such as fluorine (-F), chlorine (-C1) or bromine (-Br) or nitro groups (-NO 2 ) , ie a high signal response, so that these molecules are selectively detected.
Die Detektion kann auch in einem Massenspektrometer, bevorzugterweise in einem Massenspektrometer, welches mit einer Ionenquelle für die sogenannte negative chemische Ionisation ausgestattet ist, erfolgen. In diesem in der Literatur ausführlich beschriebenen Verfahren werden bevorzugt Moleküle, die elektronegative funktionelle Gruppen wie zum Beispiel Fluor (-F), Chlor (-C1) oder Brom (-Br) Substitute oder Nitrogruppen (-NO2) enthalten, ionisiert. Damit können die derivatisierten Substanzen selektiv mit einer außergewöhnlich hohen Empfindlichkeit detektiert werdenThe detection can also take place in a mass spectrometer, preferably in a mass spectrometer which is equipped with an ion source for the so-called negative chemical ionization. In this process, which is described in detail in the literature, preference is given to ionizing molecules which contain electronegative functional groups such as, for example, fluorine (-F), chlorine (-C1) or bromine (-Br) substitutes or nitro groups (-NO 2 ). The derivatized substances can thus be selectively detected with an exceptionally high sensitivity
Wie hierin verwendet bezeichnet der Begriff primäres und/oder sekundäres Amin eine jegliche chemische Verbindung, welche als eine funktionelle Gruppe mindestens ein primäres und/oder sekundäres Amin oder Aminogruppe enthält. Dabei ist es im Rahmen der Definition, dass die Verbindung auch eine oder mehrere weitergehende, andere funktionelle Gruppen aufweisen kann.As used herein, the term primary and / or secondary amine means any chemical compound that contains, as a functional group, at least one primary and / or secondary amine or amino group. It is within the scope of the definition that the compound can also have one or more other functional groups.
Die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Sequenzbestimmung von Polypeptiden beschriebenen Reaktionsbedingungen gelten grundsätzlich auch für die Verwendung des Halogen-substituierten Phenylisothiocyanates, wie hierin beschrieben, zur Derivatisierung und/oder zum Nachweis von primären und/oder sekundären Aminen. Im folgenden wird die Erfindung anhand der Figuren und Beispiele weiter veranschaulicht, aus denen sich weitere Merkmale, Ausführungsformen und Vorteile der Erfindung ergeben. Dabei zeigtThe reaction conditions described in connection with the method according to the invention for determining the sequence of polypeptides basically also apply to the use of the halogen-substituted phenyl isothiocyanate, as described herein, for the derivatization and / or for the detection of primary and / or secondary amines. The invention is further illustrated below with the aid of the figures and examples, from which further features, embodiments and advantages of the invention result. It shows
Fig. 1 die Strukturformel von 3,5-Bis (Trifluormethyl) Phenylisothiocyanat,1 shows the structural formula of 3,5-bis (trifluoromethyl) phenyl isothiocyanate,
Fig. 2 A die Umsetzung von Ala mit FM-PITC als Chromatogramm,2A shows the implementation of Ala with FM-PITC as a chromatogram,
Fig. 2 B die Umsetzung von Ala mit PITC und FM-PITC als Chromatogramm,2 B shows the implementation of Ala with PITC and FM-PITC as a chromatogram,
Fig. 3 A die Umsetzung von Arg mit FM-PITC als Chromatogramm,3 A shows the conversion of Arg with FM-PITC as a chromatogram,
Fig. 3 B die Umsetzung von Arg mit PITC und FM-PITC als Chromatogramm,3 B shows the conversion of Arg with PITC and FM-PITC as a chromatogram,
Fig. 4 A die Umsetzung von Asp mit FM-PITC als Chromatogramm,4 A shows the implementation of Asp with FM-PITC as a chromatogram,
Fig. 4 B die Umsetzung von Asp mit PITC und FM-PITC als Chromatogramm,4 B shows the implementation of Asp with PITC and FM-PITC as a chromatogram,
Fig. 5 A die Umsetzung von Val mit FM-PITC als Chromatogramm,5 A shows the implementation of Val with FM-PITC as a chromatogram,
Fig. 5 B die Umsetzung von Val mit PITC und FM-PITC als Chromatogramm,5 B shows the implementation of Val with PITC and FM-PITC as a chromatogram,
Fig. 6 A die Umsetzung von Ile mit FM-PITC als Chromatogramm,6 A shows the implementation of Ile with FM-PITC as a chromatogram,
Fig. 6 B die Umsetzung von Ile mit PITC und FM-PITC als Chromatogramm,6 B shows the implementation of Ile with PITC and FM-PITC as a chromatogram,
Fig. 7 ein Chromatogramm von mit 3,5-Bis(Trifluormethyl)Phenylisothiocyanat derivatisiertem Arg, Asp, Ala, Val und Phe, Fig. 8 ein Chromatogramm von mit 3,5-Bis(Trifluormethyl)Phenylisothiocyanat derivatisiertem Ile, Pro, Met, Ser und Lys, Fig. 9 A ein Chromatogramm verschiedener Alanin-Derivate, wie in Beispiel lc) hergestellt, Fig. 9 B ein Chromatogramm verschiedener Ala-Derivate, wie hergestellt in Beispiel lb),7 shows a chromatogram of Arg, Asp, Ala, Val and Phe derivatized with 3,5-bis (trifluoromethyl) phenyl isothiocyanate, FIG. 8 shows a chromatogram of Ile, Pro, Met derivatized with 3,5-bis (trifluoromethyl) phenyl isothiocyanate. Ser and Lys, FIG. 9A shows a chromatogram of various alanine derivatives as produced in Example lc), FIG. 9B shows a chromatogram of various Ala derivatives as produced in Example lb),
Fig. 10 A ein Chromatogramm verschiedener Ala-Derivate, wie hergestellt in Beispiel ld) nach fünf Minuten, Fig. 10 B ein Chromatogramm verschiedener Ala-Derivate, wie hergestellt in Beispiel ld) nach zehn Minuten, Fig. 10 C ein Chromatogramm verschiedener Ala-Derivate, wie hergestellt in Beispiel ld) nach zwanzig Minuten, und Fig. 11 A die Umsetzung von Lys mit FM-PITC als Chromatogramm, Fig. 11 B die Umsetzung von Lys mit PITC und FM-PITC als Chromatogramm, Fig. 12 a/b die Detektion von FM-Thiohydantoin-Valin mittels Elektronenstoßionisation im10A shows a chromatogram of various Ala derivatives as produced in Example ld) after five minutes, FIG. 10B shows a chromatogram of various Ala derivatives as produced in Example Id) after ten minutes, FIG. 10C shows a chromatogram of different Ala Derivatives as prepared in Example ld) after twenty minutes, and FIG. 11 A shows the reaction of Lys with FM-PITC as a chromatogram, FIG. 11 B shows the reaction of Lys with PITC and FM-PITC as a chromatogram, FIG. 12 a / b the detection of FM thiohydantoin valine by means of electron impact ionization in the
Selected Ion Modus, Fig. 13 a/b Nachweis von FM-Thiohydantoin-Valin mittels negativer chemischer Ionisation im Selected Ion Modus, Fig. 14 Detektion von FM-Thiohydantoin-Valin mittels Elektroneneinfangdetektion,Selected ion mode, Fig. 13 a / b Detection of FM thiohydantoin valine by means of negative chemical ionization in the selected ion mode, 14 detection of FM thiohydantoin valine by means of electron capture detection,
Fig. 15 a/b Detektion von FM-Thiohydantoin-Isoleucin mittels negativer chemischerFig. 15 a / b detection of FM thiohydantoin isoleucine using negative chemical
Ionisation im Scan Modus Fig. 16 a/b Detektion von FM-Thiohydantoin-Glutamin mittels negativer chemischerIonization in scan mode Fig. 16 a / b detection of FM thiohydantoin glutamine by means of negative chemical
Ionisation im Scan Modus, Fig. 17 a/b Schritt 1 der Sequenzanalyse von ß-Lactoglobulin und Nachweis von FM-Ionization in scan mode, Fig. 17 a / b step 1 of the sequence analysis of β-lactoglobulin and detection of FM
Thiohydantoin-Leucin mittels negativer chemischer Ionisation, Fig. 18 a/b Schritt 2 der Sequenzanalyse von ß-Lactoglobulin, insbesondere Detektion vonThiohydantoin leucine by means of negative chemical ionization, Fig. 18 a / b step 2 of the sequence analysis of β-lactoglobulin, in particular detection of
FM-Thiohydantoin-Isoleucin mittels negativer chemischer Ionisation, Fig. 19 a/b Schritt 3 Sequenzanalyse von ß-Lactoglobulin, insbesondere Detektion von FM- Thiohydantoin-Valin mittels negativer chemischer Ionisation, Fig. 20 a/b Nachweis und Identifizierung des Reaktionsproduktes eines Amins und FM-PITC mittels negativer chemischer Ionisation, und Fig. 21 das Ergebnis der Sequenzierung eines synthetischen Peptids mit der Sequenz F-A-FM-thiohydantoin isoleucine by means of negative chemical ionization, Fig. 19 a / b step 3 sequence analysis of β-lactoglobulin, in particular detection of FM-thiohydantoin-valine by means of negative chemical ionization, Fig. 20 a / b detection and identification of the reaction product of an amine and FM-PITC by means of negative chemical ionization, and FIG. 21 shows the result of the sequencing of a synthetic peptide with the sequence FA-
E-A-A-K-Y-A-S, wobei die ersten drei Abbauschritte dargestellt sind.E-A-A-K-Y-A-S, showing the first three dismantling steps.
In den nachfolgend beschriebenen Beispielen wurden verschiedene Reagenzien und Lösungen verwendet, die im folgenden genauer bezeichnet und in ihrer Zusammensetzung gekennzeichnet sind. Dabei ist die Durchführung nicht auf die verwendeten Lösemittel oder Hilfsstoffe beschränkt, sondern kann mit üblichen Substituten durchgeführt werden.In the examples described below, various reagents and solutions were used, which are described in more detail below and labeled in their composition. The implementation is not limited to the solvents or auxiliaries used, but can be carried out with conventional substitutes.
- Lösung 1 : Aminosäure-Lösung (c = 0,01 μmol/μl): freie Aminosäure gelöst in Pyridin/Wasser (1 :- Solution 1: amino acid solution (c = 0.01 μmol / μl): free amino acid dissolved in pyridine / water (1:
- Lösung 2: PITC-Lösung: 5 Vol.-% Phenylisothiocyanat in reinem Acetonitril (ACN)- Solution 2: PITC solution: 5 vol.% Phenyl isothiocyanate in pure acetonitrile (ACN)
- Lösung 3: 3,5 - Bis (Trifluormehtyl) - Phenylisothiocyanat (FM-PITC)-Lösung: 5Vol.-% FM-PITC in reinem Acetonitril- Solution 3: 3.5 - bis (trifluoromethyl) - phenyl isothiocyanate (FM-PITC) solution: 5% by volume FM-PITC in pure acetonitrile
- Lösung 4: TMA-Lösung: 6 Vol.-% Trimethylamin in Ethanol- Solution 4: TMA solution: 6 vol .-% trimethylamine in ethanol
- Lösung 5: TFA-Lösung: 40 Vol.-% Trifluoressigsäure- Solution 5: TFA solution: 40 vol .-% trifluoroacetic acid
Beispiel 1 : Ermittlung der Kupplungsgeschwindigkeit von FM-PITC:Example 1: Determining the clutch speed of FM-PITC:
Versuchsansätze a) Umsetzung der freien Aminosäure Alanin mit PITC:experimental approaches a) Implementation of the free amino acid alanine with PITC:
Für die Umsetzung der freien Aminosäure Alanin mit PITC wurde wie folgt vorgegangen:The procedure for the implementation of the free amino acid alanine with PITC was as follows:
Vereinigen von 40 μl Lösung 1, 40 μl Lösung 2 und 30μl Lösung 4; mixen; spülen mit N2; Reaktion bei 55 °C für 2h; in Vakuumkonzentrator (Speed-Vac, Fa. Savant) trocknen. Zur Konvertierung in 50μl ACN aufnehmen und Hinzugeben von 50μl Lösung 5; Reaktion bei 55 °C für 30 min halten; in Vakuumkonzentrator trocknen; in lOOOμl ACN/H2O (1 :1) aufnehmen; Anschließend werden geeignete Verdünnungen hergestellt. Die qualitative und quantitative Bestimmung erfolgt mittels HPLC. Die Bedingungen für die HPLC Messungen waren bei allen hierin beschriebenen Versuchen identisch. Für die Messungen wurde ein ABI 130a Gradientensystem (Applied Biosystems, USA) als Pumpe, und ein UV Detektor Typ SPD 10A (Shimadzu, Japan) bei 269nm Wellenlänge verwendet. Die Datenaufhahme im PC erfolgte mit einem Auswertesystem der Fa. Knauer, Berlin. Für die chromatographische Auftrennung wurde eine Säule Typ YMC ODS AQ 150*2mm, 3μ 120A (YMC, Japan) verwendet. Die Säule wurde auf 45°C temperiert. Verwendet wurde Puffer A 0,1%>TFA in Wasser, Puffer B 0,08% TFA in Acetonitril, Gradient %B 20% 0-8min, Injektion bei 8min, 5B 20-60% 8-32,5min, %B 60-80% 32,5-34 minCombine 40 ul solution 1, 40 ul solution 2 and 30 ul solution 4; mix; rinse with N 2 ; Reaction at 55 ° C for 2h; dry in a vacuum concentrator (Speed-Vac, Savant). Record for conversion to 50μl ACN and add 50μl solution 5; Hold reaction at 55 ° C for 30 min; dry in vacuum concentrator; take up in 1OOOμl ACN / H 2 O (1: 1); Suitable dilutions are then made. The qualitative and quantitative determination is carried out by means of HPLC. The conditions for the HPLC measurements were identical in all experiments described here. An ABI 130a gradient system (Applied Biosystems, USA) as a pump and a UV detector type SPD 10A (Shimadzu, Japan) at a wavelength of 269nm were used for the measurements. The data was recorded on the PC using an evaluation system from Knauer, Berlin. A column type YMC ODS AQ 150 * 2mm, 3μ 120A (YMC, Japan) was used for the chromatographic separation. The column was heated to 45 ° C. Buffer A 0.1% > TFA in water, buffer B 0.08% TFA in acetonitrile, gradient% B 20% 0-8min, injection at 8min, 5B 20-60% 8-32.5min,% B 60 was used -80% 32.5-34 min
b) Umsetzung der freien Aminosäure Alanin mit FM-PITC:b) Reaction of the free amino acid alanine with FM-PITC:
Für die Umsetzung der freien Aminosäure Alanin mit FM-PITC wurde wie folgt vorgegangen:The procedure for the implementation of the free amino acid alanine with FM-PITC was as follows:
Vereinigen von 40 μl Lösung 1, 40 μl Lösung 3 und 30 μl Lösung 4; mixen; spülen mit N2; Reaktion bei 55°C für 2h; in Vakuumkonzentrator trocknen.Combine 40 ul solution 1, 40 ul solution 3 and 30 ul solution 4; mix; rinse with N 2 ; Reaction at 55 ° C for 2h; dry in vacuum concentrator.
Zur Konvertierung: in 50μl ACN aufnehmen + 50μl Lösung 5; Reaktion Bei 55 °C 30min; in Vakuumkonzentrator trocknen; in lOOOμl ACN/H2O (1 :1) aufnehmen; Anschließend werden geeignete Verdünnungen hergestellt. Die qualitative Bestimmung erfolgt mittels HPLC wie unter a) beschrieben.For conversion: take up in 50μl ACN + 50μl solution 5; Reaction at 55 ° C for 30min; dry in vacuum concentrator; take up in 1OOOμl ACN / H 2 O (1: 1); Suitable dilutions are then made. The qualitative determination is carried out by means of HPLC as described under a).
Eine Blindprobe diente der Verifizierung gebildeter Nebenprodukte; hierzu wird unter gleichen Bedingungen eine Reaktion mit FM-PITC ohne eine Aminosäure durchgeführt. c) Kinetische Analyse der Umsetzung der freien Aminosäure Alanin mit PITC:A blank sample was used to verify the formation of by-products; For this purpose, a reaction with FM-PITC without an amino acid is carried out under the same conditions. c) Kinetic analysis of the conversion of the free amino acid alanine with PITC:
Um die Kinetik der Reaktion der freien Aminosäure Alanin mit PITC zu untersuchen, wurde die Reaktion mit einer zeitversetzten Zugabe von FM-PITC analysiert. Die zeitversetzte Zugabe von FM-PITC erfolgte nach 5, 10, 20, 30 und 60 Minuten gemäß dem nachfolgenden Reaktionsschema:In order to investigate the kinetics of the reaction of the free amino acid alanine with PITC, the reaction was analyzed with a delayed addition of FM-PITC. The delayed addition of FM-PITC took place after 5, 10, 20, 30 and 60 minutes according to the following reaction scheme:
In 5 Reaktionsgefaßen werden jeweils 40 μl Lösung 1 + 40 μl Lösung 2 + 30 μl Lösung 4 vorgelegt; Der Reaktionsansatz wurde gemischt, mit Stickstoff gespült und die Reaktion bei 55°C durchgeführt. Nach jeweils 5, 10, 20, 30 und 60 min werden in die verschiedenen Reaktionsgefäße 40 μl Lösung 3 pipettiert. Die Reaktionsmischungen werden insgesamt 2 h bei 55 °C gehalten. Es wird weiter verfahren wie unter a) und b) beschrieben.40 μl of solution 1 + 40 μl of solution 2 + 30 μl of solution 4 are placed in 5 reaction vessels; The reaction mixture was mixed, flushed with nitrogen and the reaction was carried out at 55 ° C. After 5, 10, 20, 30 and 60 min each, 40 μl of solution 3 are pipetted into the different reaction vessels. The reaction mixtures are kept at 55 ° C. for a total of 2 h. The procedure is as described under a) and b).
d) Kinetische Analyse der Umsetzung einer freien Aminosäure mit FM-PITC:d) Kinetic analysis of the conversion of a free amino acid with FM-PITC:
Um die Kinetik der Reaktion der freien Aminosäure Alanin mit FM-PITC zu untersuchen, wurde die Reaktion mit einer zeitversetzten Zugabe von PITC zu dem in b) beschriebenen Reaktionsansatz analysiert. Die zeitversetzte Zugabe von PITC erfolgte nach 5, 10, 20, 30 und 60 Minuten gemäß dem nachfolgenden Reaktionsschema:In order to investigate the kinetics of the reaction of the free amino acid alanine with FM-PITC, the reaction was analyzed with a delayed addition of PITC to the reaction mixture described in b). PITC was added after 5, 10, 20, 30 and 60 minutes according to the following reaction scheme:
In 5 Reaktionsgefäßen werden jeweils 40 μl Lösung 1 + 40 μl Lösung 3 + 30 μl Lösung 4 vorgelegt; Der Reaktionsansatz wurde gemischt, mit Stickstoff gespült und die Reaktion bei 55°C durchgeführt. Nach jeweils 5, 10, 20, 30 und 60 min werden in die verschiedenen Reaktionsgefäße 40 μl Lösung 2 pipettiert. Die Reaktionsmischungen werden insgesamt 2 h bei 55 °C gehalten. Es wird weiter verfahren wie unter a) und b) beschrieben. e) Umsetzung einer freien Aminosäure bei gleichzeitiger Zugabe von FM-PITC-Lösung und PITC-Lösung:40 μl of solution 1 + 40 μl of solution 3 + 30 μl of solution 4 are initially introduced into 5 reaction vessels; The reaction mixture was mixed, flushed with nitrogen and the reaction was carried out at 55.degree. After 5, 10, 20, 30 and 60 min, 40 μl of solution 2 are pipetted into the different reaction vessels. The reaction mixtures are kept at 55 ° C. for a total of 2 h. The procedure is as described under a) and b). e) Implementation of a free amino acid with simultaneous addition of FM-PITC solution and PITC solution:
Für diese Untersuchungen wurden Lösungen analog Lösung 1 der folgenden Aminosäuren hergestellt: Isoleucin, Alanin, Valin, Asparaginsäure, Lysin, Arginin. Es wurde bei diesem Reaktionsansatz wie folgt vorgegangen:For these investigations, solutions were prepared analogously to solution 1 of the following amino acids: isoleucine, alanine, valine, aspartic acid, lysine, arginine. The procedure for this reaction approach was as follows:
Es wurden in 6 Reaktionsgefäßen parallel 6 Ansätze durchgeführt. In jedem Reaktionsgefäß wurde nur eine Aminosäure der Aminosäuren Isoleucin, Alanin, Valin, Asparaginsäure, Argenin und Lysin verwendet. Es wurden jeweils 40 μl der Aminosäurelösung enthaltend vereinigt mit 40 μl Lösung 3, 40 μl Lösung 2 und 30 μl Lösung 4. Der jeweilige Reaktionsansatz wurde gemischt, mit Stickstoff gespült und die Reaktion anschließend bei 55°C für zwei Stunden inkubiert. Danach wurde in einer Vakuumkonzentrator (Speed- Vac) getrocknet. Auch hier wird weiter verfahren wie unter a) und b) beschrieben. Die in den Figuren 2B bis 6B und 11B dargestellten Chromatogramme 849, 852, 854, 856, 858, 860 zeigen den Ansatz bei gleichzeitiger Zugabe der Reagenzien. Im Vergleich zeigen die in den Figuren 2A bis 6A und 11 A dargestellten Chromatogramme 850, 851, 853, 855, 857, 859 die Aminosäuren nur mit FM-PITC umgesetzt, wie in b) beschrieben)6 batches were carried out in parallel in 6 reaction vessels. Only one amino acid of the amino acids isoleucine, alanine, valine, aspartic acid, argenin and lysine was used in each reaction vessel. 40 μl of the amino acid solution containing 40 μl of solution 3, 40 μl of solution 2 and 30 μl of solution 4 were combined. The respective reaction mixture was mixed, flushed with nitrogen and the reaction was then incubated at 55 ° C. for two hours. It was then dried in a vacuum concentrator (SpeedVac). Here too, the procedure is as described under a) and b). The chromatograms 849, 852, 854, 856, 858, 860 shown in FIGS. 2B to 6B and 11B show the approach with simultaneous addition of the reagents. In comparison, the chromatograms 850, 851, 853, 855, 857, 859 shown in FIGS. 2A to 6A and 11A show the amino acids reacted only with FM-PITC, as described in b))
Ergebnisse:Results:
Aufgrund der vorstehend beschriebenen Versuchsansätze kann folgendes festgehalten werden:Based on the experimental approaches described above, the following can be stated:
a) Anhand der in a) beschriebenen Umsetzung einer freien Aminosäure, die als PTH- Aminosäure unter definierten Reaktionsbedingungen umgesetzt wurde, lassen sich die hierin verwendeten Reaktionsbedingungen überprüfen. Der gebildeten PTH-Aminosäure sowie Nebenprodukten lassen sich charakteristische Retentionszeiten zuordnen, beispielsweise durch Vergleich mit einem PTH-Aminosäure-Standard. Die Versuchsergebnisse bestätigen, dass die Reaktion sowohl qualitativ wie auch quantitativ möglich ist.a) Using the conversion of a free amino acid described in a), which has been implemented as a PTH amino acid under defined reaction conditions, the reaction conditions used here can be checked. Characteristic retention times can be assigned to the PTH amino acid formed and by-products, for example by comparison with a PTH amino acid standard. The test results confirm that the reaction is possible both qualitatively and quantitatively.
b) Durch die in b) beschriebene Umsetzung einer freien Aminosäure mit dem erfindungsgemäßen 3,5 - Bis (Trifluormethyl) - Phenylisothiocyanat (FM-PITC) unter den gleichen Reaktionsbedingungen wie bei Umsetzung der Aminosäure mit PITC konnte ebenfalls eine positive Reaktion in dem Sinne festgestellt werden, dass ein entsprechendes FM-PTH-Amionsäurederivat gebildet wurde und damit ein Nachweis bzw. eine Identifizierung einer Aminosäure unter Verwendung von 3,5-Bis(Trifluormethyl)- Phenylisothiocyanat. Der entsprechende Nachweis erfolgt mittels Chromatographie. Die chromatographische Messung der Blindprobe, die die entstandenen Nebenprodukte zeigt, bestätigen das vorstehende Ergebnis.b) By the reaction of a free amino acid described in b) with the 3,5-bis (trifluoromethyl) phenyl isothiocyanate (FM-PITC) according to the invention same reaction conditions as when reacting the amino acid with PITC, a positive reaction was also found in the sense that a corresponding FM-PTH-amino acid derivative was formed and thus a detection or identification of an amino acid using 3,5-bis (trifluoromethyl ) - phenyl isothiocyanate. The corresponding detection is carried out by means of chromatography. The chromatographic measurement of the blank sample, which shows the by-products formed, confirm the above result.
c) Die in c) beschriebene kinetische Analyse der Umsetzung einer freien Aminosäure mit PITC und zeitlich verzögerter Zugabe von FM-PITC zeigt, dass überwiegend das PTH- Aminosäure-Derivat gebildet wird. Es werden bei der zeitlich verzögerten Zugabe von FM- PITC selbst nach 60 Minuten noch geringe Mengen von FM-PTH-Aminosäure 3,5- Bis(Trifluormethyl)-Phenylthiohydantoin-Aminosäure gebildet und sind detektierbar. (Chromatogramm 838)c) The kinetic analysis of the reaction of a free amino acid with PITC and the delayed addition of FM-PITC described in c) shows that predominantly the PTH amino acid derivative is formed. With the delayed addition of FM-PITC, even after 60 minutes, small amounts of FM-PTH-amino acid 3,5-bis (trifluoromethyl) -phenylthiohydantoin-amino acid are formed and are detectable. (Chromatogram 838)
d) Darüber hinaus zeigt die anfängliche Umsetzung der freien Aminosäure mit FM-PITC, wie in d) beschrieben, dass schon nach wenigen Minuten der überwiegende Anteil an Aminosäure umgesetzt ist. Eine verzögerte Zugabe von PITC lässt erkennen, dass bereits nach fünf Minuten keine PTH-Aminosäure mehr detektierbar ist. (Chromatogramm 807)d) In addition, the initial conversion of the free amino acid with FM-PITC, as described in d), shows that the predominant amount of amino acid is converted after only a few minutes. A delayed addition of PITC shows that after just five minutes no PTH amino acid can be detected. (Chromatogram 807)
e) Die gleichzeitige Umsetzung der freien Aminosäuren mit FM-PITC und PITC, wie in -Versuchsansatz e) beschrieben, zeigt, dass die Reaktion von FM-PITC mit einer freiene) The simultaneous implementation of the free amino acids with FM-PITC and PITC, as described in test approach e), shows that the reaction of FM-PITC with a free
Aminosäure schneller verläuft als mit PITC. Wie mittels chromatographischer Analyse des Reaktionsgeschehens gezeigt werden konnte, wurde im Vergleich zur PTH-Aminosäure eine deutlich größere Menge des FM-PTH-Aminosäure-Derivates detektiert. Hier bei konnte eine 3 bis 6 fach höhere Konzentration festgestellt werden.Amino acid runs faster than with PITC. As could be shown by means of chromatographic analysis of the reaction, a significantly larger amount of the FM-PTH amino acid derivative was detected compared to the PTH amino acid. Here a 3 to 6 times higher concentration could be determined.
Das vorstehend geschilderte Ergebnis, dass die Reaktion von FM-PITC mit der freien Aminosäure deutlich schneller abläuft als mit PITC, ist auch insoweit von Bedeutung, als dass damit ein weiterer Schritt bei der Automatisierung des Edman-Abbaus, insbesondere in der Ausprägung als High-Throughput-System, unter Verwendung von 3,5- Bis(Trifluormethyl)-Phenylisothiocyanat möglich wird. Beispiel 2: Reaktionen von FM-PITC mit verschiedenen Aminosäuren:The result described above, that the reaction of FM-PITC with the free amino acid proceeds significantly faster than with PITC, is also important insofar as it is a further step in the automation of Edman degradation, especially in the form of high Throughput system, using 3,5-bis (trifluoromethyl) phenyl isothiocyanate is possible. Example 2: Reactions of FM-PITC with different amino acids:
Um nachzuweisen, dass die erfindungsgemäße Verwendung von 3,5-Bis(Trifluormethyl)- Phenylisothiocyanat auch mit anderen als der in Beispiel 1 beschriebenen Aminosäuren erfolgt, wurden weitere Aminosäuren mit FM-PITC gemäß dem folgenden Schema umgesetzt: Hierbei wurden die Aminosäuren Isoleucin, Alanin, Valin, Asparaginsäure, Argenin Serin. Methionin Prolin, Phenylalanin und Lysin verwendet.In order to demonstrate that the use of 3,5-bis (trifluoromethyl) phenyl isothiocyanate according to the invention also takes place with amino acids other than those described in Example 1, further amino acids were reacted with FM-PITC according to the following scheme: Here the amino acids isoleucine, alanine , Valine, aspartic acid, argenin serine. Methionine proline, phenylalanine and lysine are used.
Jeweils 40 μl der verschiedenen Aminosäure-Lösungen (c = 0,01μmol/μl werden in Reaktionsgefäße pipettiert und 40 μl von Lösung 3 und 30μl von Lösung 4 hinzugegeben. Dieser Ansatz wird dann gemischt, mit Stickstoff gespült und die Reaktion bei 55 °C für eine Stunde inkubiert. Der Ansatz wird anschließend getrocknet und zur Konvertierung in 50μl Acetonitril aufgenommen. Zu diesem Ansatz werden anschließend 50μl von Lösung 5 hinzugesetzt und die Reaktion bei 55 °C für 30 Minuten stehen gelassen. Anschließend erfolgt eine erneute Trocknung. Das getrocknete Produkt wird in 1000 μl Acetonitril/H2O (1:1) mit 0,1 % TFA aufgenommen. Nach Herstellung geeigneter Verdünnungen wurden die FM-PTH-Aminosäure-Derivate mittels HPLC unter den oben genannten Bedingungen qualitativ bestimmt. Figs. 7 und 8 zeigen Chromatogramme FM-AS Standard 1 und FM-AS Standard 2 mit je 5 Aminosäuren aus einzelnen Versuchen in einem Bild übereinandergelegt.40 μl each of the different amino acid solutions (c = 0.01 μmol / μl are pipetted into reaction vessels and 40 μl of solution 3 and 30 μl of solution 4 are added. This mixture is then mixed, flushed with nitrogen and the reaction at 55 ° C. for The mixture is then dried and taken up for conversion into 50 μl of acetonitrile, 50 μl of solution 5 are then added to this mixture and the reaction is left to stand for 30 minutes at 55 ° C. The mixture is then dried again in 1000 μl of acetonitrile / H 2 O (1: 1) with 0.1% TFA After the preparation of suitable dilutions, the FM-PTH-amino acid derivatives were determined qualitatively by means of HPLC under the conditions mentioned above, FIGS Chromatograms FM-AS Standard 1 and FM-AS Standard 2, each with 5 amino acids from individual experiments, superimposed in one image.
Ergebnisse:Results:
Die hergestellten FM-PTH-Aminosäuren-Derivate können reproduzierbar eindeutig von einander unterschieden werden. Die Chromatogramme zeigen, dass jedem FM-PTH- Aminosäuren-Derivat ein charakteristischer Peak mit einer definierten Retentionszeit zugeordnet werden kann.The FM-PTH amino acid derivatives can be reproducibly distinguished from one another. The chromatograms show that each FM-PTH amino acid derivative can be assigned a characteristic peak with a defined retention time.
Beispiel 3: Manuelle Edman-Sequenzierung mit FM-PITC am Beispiel verschiedener, synthetischer PeptideExample 3: Manual Edman sequencing with FM-PITC using the example of various synthetic peptides
Die Durchführung der manuellen Sequenzierung wurde in Anlehnung an [5] durchgeführt. Für die Untersuchung wurde in drei Ansätzen drei synthetische Peptide verwendet. Peptid 1 hat die Sequenz F-A-E-A-A-K-Y-A-S, Peptid 2 hat die Sequenz I-L-R-G-S-V-A-H-K, Peptid 3 hat die Sequenz Y-T-D-P-N-T-F-S-S. Die Peptide wurde auf einer Waage ausgewogen und durch zugäbe der entsprechenden Menge 50% Acetonitril/ Wasser, 0,1 % Trifluoressigsäure auf eine Konzentration von 50 pmol/μl verdünnt. 40μl der jeweiligen Lösung (n = 2 nmol) werden in Reaktionsgefäße pipettiert und vakuumgetrocknet.The manual sequencing was carried out based on [5]. Three synthetic peptides were used in three approaches for the investigation. Peptide 1 has the sequence FAEAAKYAS, peptide 2 has the sequence ILRGSVAHK, peptide 3 has the sequence YTDPNTFSS. The peptides were weighed out on a balance and diluted to a concentration of 50 pmol / μl by adding the appropriate amount of 50% acetonitrile / water, 0.1% trifluoroacetic acid. 40μl of the respective solution (n = 2 nmol) are pipetted into reaction vessels and vacuum dried.
Kupplungsreaktion gemäß Edman-Abbau:Coupling reaction according to Edman degradation:
Zu dem getrockneten Ansatz werden 20 μl Pyridin/Wasser (1 :1) sowie 20 μl 5 Vol.-%ige FM-PITC-Lösung (in reinem Acetonitril) gegeben; die Reaktion erfolgt bei 55 °C für 40 min.20 μl of pyridine / water (1: 1) and 20 μl of 5% by volume FM-PITC solution (in pure acetonitrile) are added to the dried mixture; the reaction takes place at 55 ° C for 40 min.
Es wird zweimal mit jeweils 80 μl einer Mischung aus Heptan/Essigester (2:1) extrahiert, um überschüssige Reagenz abzutrennen. Der Überstand wird verworfen; der Rückstand gefriergetrocknetIt is extracted twice with 80 μl of a mixture of heptane / ethyl acetate (2: 1) in order to remove excess reagent. The supernatant is discarded; the residue freeze-dried
Abspaltung gemäß Edman-Abbau:Spin-off according to Edman mining:
Zu dem getrockneten Rückstand werden 5 μl 100%ige Trifluoressigsäure pipettiert; die Reaktion erfolgt bei 55°C für 10 min.; anschließend wird der Reaktionsansatz gefriergetrocknet.5 μl of 100% trifluoroacetic acid are pipetted into the dried residue; the reaction takes place at 55 ° C for 10 min .; the reaction mixture is then freeze-dried.
-Der Rückstand wird in 30 μl Wasser aufgenommen, und zweimal mit jeweils 40 μl Butylester extrahiert. Der Extrakt mit dem abgespaltenen Aminosäure-Derivat wird in einem Reaktionsgefäß gesammelt und in der Speed-Vac getrocknet; das im Wasser zurückgebliebene Peptid wird ebenfalls gefriergetrocknet und für ' die nächste Kupplungsreaktion eingesetzt.The residue is taken up in 30 ul water and extracted twice with 40 ul butyl ester. The extract with the cleaved amino acid derivative is collected in a reaction vessel and dried in the Speed-Vac; the residual in the water peptide is used the next coupling reaction also freeze-dried and for '.
Konvertierung gemäß Edman-Abbau:Conversion according to Edman degradation:
Das getrocknete Aminosäure-Derivat wird mit 10 μl 40%iger Trifluoressigsäure versetzt; die Reaktion erfolgt bei 55°C für 30 min.; der Reaktionsansatz wird anschließend mittels Speed- Vac getrocknet. Der getrocknete Rückstand wird in 20 μl 100 % Acetonitril + 0,1 % TFA gelöst und mit weiteren 20 μl Wasser versetzt, 2μl der Lösung werden in die HPLC injiziert. Die Bestimmung erfolgt mittels HPLC unter den oben genannten Laufbedingungen.The dried amino acid derivative is mixed with 10 ul 40% trifluoroacetic acid; the reaction takes place at 55 ° C for 30 min .; the reaction mixture is then dried using SpeedVac. The dried residue is dissolved in 20 ul 100% acetonitrile + 0.1% TFA and mixed with another 20 ul water, 2 ul of the solution are injected into the HPLC. The determination is carried out by means of HPLC under the running conditions mentioned above.
Ergebnis:Result:
Es wurden mit den Peptiden je drei Abbauschritte durchgeführt. Die (bekannte) Sequenz der Peptide der» synthetischen Peptide lässt sich durch Vergleich mit den in Beispiel 2 hergestellten FM-PTH- Aminosäuren-Derivaten eindeutig verifizieren. In den in Fig. 21 dargestellten Chromatogrammen sind die drei Abbaustufen übereinander gelegt und die Aminosäuren gekennzeichnet. Die Ausbeute der FM-PTH-Derivate zeigt, daß die Umsetzung sowie die Abspaltung nahezu vollständig verlaufen. Auch lässt sich in den Abbauschritten n+1 quasi kein Aminosäure-Derivat aus dem vorläufigen Abbauschritt, d. h. Abbauschritt n, detektieren. Ein sog. Overlap, der auf unvollständige Kupplung oder unvollständige Abspaltung hinweisen würde, tritt hier nicht auf und bestätigt somit die der Erfindung zugrundeliegende Erkenntnis, dass die erfindungsgemäße Verwendung von 3,5- Bis(Trifluormethyl)-Phenylisothiocyanat eine Optimierung des Edman-Abbaus zulässt.Three degradation steps were carried out with the peptides. The (known) sequence of the peptides of the »synthetic peptides can be clearly verified by comparison with the FM-PTH amino acid derivatives prepared in Example 2. In the chromatograms shown in FIG. 21, the three stages of degradation are superimposed and the amino acids are identified. The yield of the FM-PTH derivatives shows that the reaction and the cleavage proceed almost completely. Also, in the degradation steps n + 1, virtually no amino acid derivative from the preliminary degradation step, i.e. H. Detection step n, detect. A so-called overlap, which would indicate incomplete coupling or incomplete cleavage, does not occur here and thus confirms the knowledge on which the invention is based that the use according to the invention of 3,5-bis (trifluoromethyl) phenyl isothiocyanate permits optimization of the Edman degradation ,
Beispiel 4: Edman-Sequenzierung mit FM-PITC im Knauer Sequencer Typ 910, (Fa Knauer Wissenschaftlicher Gerätebau, Berlin) von synthetischen PeptidenExample 4: Edman sequencing with FM-PITC in the Knauer Sequencer Type 910 (from Knauer Wissenschaftlicher Gerätebau, Berlin) of synthetic peptides
Durchführung:Execution:
Von der oben genannten Lösung des Peptides 2 mit der Sequenz I-L-R-G-S-V-A-H-K (c=50pmol/μl) werden auf ein mit Biobren vorbehandelten PVDF Filter pipettiert. (Biobrene Plus, Applied Biosystems, USA, c=10μg/μl in 50% Acetonitril Wasser, 3μl auf Filter pipettieren und trocknen lassen. Bei dem Knauer Sequenzer Typ 910 wurde bis auf die beschriebenen Modifikationen die Standardkonfiguration verwand [13]. Damit wurde der Sequenzer im sog. Wet-Phase Modus betrieben (Dosierung von Kupplungsreagenz ca. 8μl, Base ca. 4μlund Säure ca. 3μl als Flüssigkeitstropfen in den Reaktor) Als Kupplungsreagenz RI wird statt 5% PITC in Heptan eine Lösung von 5% FM-PITC in Heptan verwendet, als Lösemittel S3, mit dem die konvertierte Aminosäure Rückgelöst und in die HPLC injiziert wird, wird 50% Acetonitril/Wasser verwendet. Alle weiteren Reagenzien und Lösemittel werden wie in der Standardkonfiguration verwendet. Für den Abbau wird das aktuelle Standard-Abbauprogramm verwendet, dass als Anlage zu [13] beschrieben ist. Im Programmablauf wird an der Stelle, an der ansonsten die automatische Injektion der PTH-Aminosäure in ein Detektionssystem erfolgt, die derivatisierte Aminosäure aufgefangen und manuell in eine HPLC injiziert. Die Auswertung erfolgt analog zu dem in Beispiel 3 beschriebenen Verfahren.From the above-mentioned solution of peptide 2 with the sequence ILRGSVAHK (c = 50pmol / μl) are pipetted onto a PVDF filter pretreated with biobren. (Biobrene Plus, Applied Biosystems, USA, c = 10μg / μl in 50% acetonitrile water, pipette 3μl onto filter and let dry. With the Knauer Sequencer Type 910 the standard configuration was used except for the modifications described [13] Sequencer operated in the so-called wet phase mode (dosage of coupling reagent approx. 8μl, base approx. 4μl and acid approx. 3μl as drops of liquid in the reactor) Instead of 5% PITC in heptane, a solution of 5% FM-PITC in Heptane is used, as solvent S3, with which the converted amino acid is redissolved and injected into the HPLC, 50% acetonitrile / water is used. All other reagents and solvents are used as in the standard configuration. The current standard degradation program is used for the degradation used that is described as an attachment to [13]. In the course of the program, the derivatized amino acid is collected at the point at which the PTH amino acid is otherwise automatically injected into a detection system and injected manually into an HPLC. The evaluation is carried out analogously to the method described in Example 3.
Für Detektionszwecke wurde das folgende HPLC-System verwendet:The following HPLC system was used for detection purposes:
Pumpe ABI 130a Gradientensystem, Detektor Shimadzu SPD 10A 269nm, Auswertesystem Knauer HPLC-Box, Eurochromsoftware, Säule YMC ODS AQ 150*2mm, 3μ 120A, Ofen 45°C, Puffer A 0,1%TFA in Wasser, Puffer B 0,08% TFA in Acetonitril, Gradient %B 0-8min 20%, 8- 32,5min 20-60%, 32,5-34 min 60-80%Pump ABI 130a gradient system, detector Shimadzu SPD 10A 269nm, evaluation system Knauer HPLC-Box, Eurochrome software, column YMC ODS AQ 150 * 2mm, 3μ 120A, oven 45 ° C, buffer A 0.1% TFA in water, buffer B 0.08 % TFA in acetonitrile, gradient% B 0-8min 20%, 8- 32.5min 20-60%, 32.5-34 min 60-80%
Die Sequenz des Peptides konnte in 6 Abbaustufen eindeutig identifiziert werden, was durch den Vergleich der in Beispiel 3) ermittelten Sequenz und dem Vergleich mit den in Beispiel 2) synthetisierten Derivate hervorgeht. Es zeigt sich also, das die Reagenz 3,5 Bis(Trifluormethyl)Phenylisothiocyanat für die automatische Durchführung in einem Sequenzautomaten hervorragend geeignet ist.The sequence of the peptide could be clearly identified in 6 stages of degradation, which is evident from the comparison of the sequence determined in Example 3) and the comparison with the derivatives synthesized in Example 2). It turns out that the reagent 3,5 bis (trifluoromethyl) phenyl isothiocyanate is outstandingly suitable for the automatic execution in a sequence machine.
Beispiel 5: Reaktionsbedingungen zum Nachweis von primären und/oder sekundären AminenExample 5: Reaction conditions for the detection of primary and / or secondary amines
In - Ergänzung zu den vorstehenden Reaktionsbedingungen können auch die folgenden Reaktionsbedingungen zum Nachweis bzw. zur Derivatisierung von primären und/oder sekundären Aminen gemäß der hierin gegebenen Offenbarung nachgewiesen werden.In addition to the above reaction conditions, the following reaction conditions for the detection or derivatization of primary and / or secondary amines can also be detected according to the disclosure given herein.
Das nachzuweisende primäre und/oder sekundäre Amin oder die dieses mutmaßlich enthaltende Probe wird typischerweise in einem Lösungsmittel gelöst, welches aus 50 % Pyridin, 6 % Trimethylamin und 44 % Wasser besteht. Der Probe wird das Derivatisierungsreagenz, beispielsweise 3,5-Bis (Trifluormethyl)-Phenylisothiocyanat, als 5% Lösung in Acetonitril zugegeben. Die Reaktionsbedingungen sind 50 bis 55° C und die Zeiten 30 bis 40 min. Bevorzugt sind dabei 50° C für 40 min. Die Isomerisierungsreaktion wird mit 25 % Trifluoressigsäure durchgeführt, das danach erhaltene Reaktionsprodukt getrocknet und in 70 % Aceton aufgelöst. Beispiel 6: Nachweis der Umsetzung der freien Aminosäure mit FM-PITC mittels Gaschromatographie:The primary and / or secondary amine to be detected or the sample suspected of containing it is typically dissolved in a solvent consisting of 50% pyridine, 6% trimethylamine and 44% water. The derivatization reagent, for example 3,5-bis (trifluoromethyl) phenyl isothiocyanate, is added to the sample as a 5% solution in acetonitrile. The reaction conditions are 50 to 55 ° C and the times 30 to 40 min. 50 ° C. for 40 min is preferred. The isomerization reaction is carried out with 25% trifluoroacetic acid, and the reaction product obtained is dried and dissolved in 70% acetone. Example 6: Detection of the implementation of the free amino acid with FM-PITC by means of gas chromatography:
In diesem Beispiel wird unter anderem die erfindungsgemäße Verwendung der beschriebenen Reagens zum Nachweis von Aminen gezeigt, da die Stoffklasse der Aminosäuren eine Unterklasse aus der Stoffgruppe der Amine darstellt.This example shows, among other things, the use according to the invention of the reagent described for the detection of amines, since the class of amino acids represents a subclass from the group of amines.
Versuchsansätzeexperimental approaches
Umsetzung der freien Aminosäuren mit FM-PITC:Implementation of the free amino acids with FM-PITC:
Für die Umsetzung der freien Aminosäuren Valin, Isoleucin und Glutamin mit FM-PITC wurde analog zu Beispiel 1 wie folgt vorgegangen:For the implementation of the free amino acids valine, isoleucine and glutamine with FM-PITC, the procedure was analogous to example 1 as follows:
Vereinigen von 40 μl Lösung 1, 40 μl Lösung 3 und 30 μl Lösung 4; mixen; spülen mit N2; Reaktion bei 55°C für 2h; in Vakuumkonzentrator trocknen.Combine 40 ul solution 1, 40 ul solution 3 and 30 ul solution 4; mix; rinse with N 2 ; Reaction at 55 ° C for 2h; dry in vacuum concentrator.
Zur Durchführung der Isomerisierungsreaktion auch Konvertierung genannt wird wie folgt vorgegangen: Die Probe in 50μl ACN aufnehmen und 50μl Lösung 5 hinzufügen;_Reaktion bei 55 °C 30min; in Vakuumkonzentrator trocknen; in lOOOμl Aceton aufnehmen; anschließend werden geeignete Verdünnungen hergestellt. Die qualitative und quantitative Bestimmung erfolgt mittels Gaschromatograhie. Hierzu wurde ein Gaschromatograph Agilent 6890N ausgerüstet mit einem Elektronen-Einfang-Detektor, ein Gaschromatograph Agilent 6890N ausgestattet mit einem massenselektiven Detektor Agilent 5973 MSD in der Konfiguration mit Elektronenstoßionisation (EI) und in der Konfiguration mit negativer chemischer Ionisation (NCI) verwendet. Als Trägergas wurde Helium, als Reagentgas wurde Methan verwendet. Die Gaschromatographen waren mit einem temperaturprogrammierbaren Einlasssystem ausgestattet. Das Temperaturprogramm lautete wie folgt: Initial 50° C für 0,02 min, heizen mit 720°C/min auf 270°C, halten der Temperatur für 1 min. Der Einlass wurde im Splitmodus betrieben. Das Splitverhältnis wurde je nach der vorliegenden Konzentration variiert. Übliche Splitverhältnisse lagen zwischen 1 zu 1 und 1 zu 200. Üblicherweise wurde lμl injiziert. Als Säule wurde eine HP 5 MS verwendet. Der Temperaturgradient wurde von 50°C bis 280°C programmiert. Ergebnisse:To carry out the isomerization reaction, also called conversion, proceed as follows: take the sample in 50μl ACN and add 50μl solution 5; _reaction at 55 ° C for 30min; dry in vacuum concentrator; take up in lOOOμl acetone; then suitable dilutions are made. The qualitative and quantitative determination is carried out using gas chromatography. For this purpose, an Agilent 6890N gas chromatograph equipped with an electron capture detector, an Agilent 6890N gas chromatograph equipped with an Agilent 5973 MSD mass-selective detector in the configuration with electron impact ionization (EI) and in the configuration with negative chemical ionization (NCI) were used. Helium was used as the carrier gas and methane was used as the reagent gas. The gas chromatographs were equipped with a temperature programmable inlet system. The temperature program was as follows: Initial 50 ° C for 0.02 min, heating at 720 ° C / min to 270 ° C, keeping the temperature for 1 min. The inlet was operated in split mode. The split ratio was varied depending on the concentration at hand. Usual split ratios were between 1 to 1 and 1 to 200. Usually 1 μl was injected. An HP 5 MS was used as the column. The temperature gradient was programmed from 50 ° C to 280 ° C. Results:
Fig. 12a zeigt einen Ausschnitt des Totalionenstrom einer Messung im EI im Selected Ion Monitoring Modus (deutsch: Auswahlionenüberwachungsmodus). Selected Ion Monitoring Modus bedeutet, dass der Quadrupol-Massenfilter auf Ionen eines bestimmten Verhältnis von Masse zu Ladung voreingestellt ist, Diese vorgewählten Ionen können passieren und werden detektiert. Ionen mit einem anderen Verhältnis von Masse zu Ladung können den Massenfilter nicht passieren und detektiert werden. Deutlich ist ein Peak bei 18.85 min zu identifizieren. Das dazugehörige gemittelte Spektrum Fig. 12b identifiziert das FM- Thiohydantoin-Valin derivat mit der Masse 370 und dem spezifischen Fragment 328 (Abspaltung der Propylseitengruppe). Fig. 13a zeigt die gleiche Probe gemessen mit negativer chemischer Ionisation als Totalionenstrom. Fig. 13a zeigt das dazugehörige Massenspektrum. Der chromatographische Peak weist die gleiche Retentionszeit auf und die Massen 370 und 328 identifizieren die Substanz eindeutig. Fig. 14 zeigt die gleiche Probe im •Elektronen Einfang-Detektor. Die Aminosäure wurde auch hier eindeutig identifiziert.FIG. 12a shows a section of the total ion current of a measurement in the EI in the selected ion monitoring mode (German: selection ion monitoring mode). Selected ion monitoring mode means that the quadrupole mass filter is preset for ions with a specific mass to charge ratio. These preselected ions can pass through and are detected. Ions with a different mass to charge ratio cannot pass through the mass filter and are detected. A peak at 18.85 min can be clearly identified. The associated averaged spectrum FIG. 12b identifies the FM thiohydantoin valine derivative with the mass 370 and the specific fragment 328 (cleavage of the propyl side group). 13a shows the same sample measured with negative chemical ionization as a total ion current. 13a shows the associated mass spectrum. The chromatographic peak has the same retention time and masses 370 and 328 clearly identify the substance. Fig. 14 shows the same sample in the • electron capture detector. The amino acid was also clearly identified here.
Fig. 15a zeigt die Analyse von FM-Thiohydantoin-Isoleucin im einer NCI Messung im Scan Modus (deutsch: Abtastmodus). Scan Modus bedeutet, dass der Quadrupol Massenfilter in einem voreingestellten Bereich nacheinander die einzelnen Massen analysiert, d.h. während eines kurzen Zeitraumes ein komplettes Massenspektrum des vorgewählten Bereiches aufnimmt. Die derivatisierte Aminosäure kann eindeutig als chromatographischer Peak in -diesem Beispiel bei 11.00 min identifiziert werden. Fig. 15b zeigt das dazugehörige Massenspektrum. Die derivatisierte Aminosäure ist über ihre Masse 384 und das Fragment 356 (Abspaltung von Kohlenmonoxyd) eindeutig identifiziert. r15a shows the analysis of FM thiohydantoin isoleucine in an NCI measurement in scan mode (German: scan mode). Scan mode means that the quadrupole mass filter analyzes the individual masses one after the other in a preset range, i.e. takes up a complete mass spectrum of the preselected area for a short period of time. The derivatized amino acid can be clearly identified as a chromatographic peak in this example at 11:00 min. 15b shows the associated mass spectrum. The derivatized amino acid is clearly identified by its mass 384 and fragment 356 (elimination of carbon monoxide). r
Fig. 16a zeigt die Analyse von FM-Thiohydantoin-Glutamin. Die Aminosäure eluiert in dieser chromatographischen Trennung bei 10,80 min und wird über ihre Masse 399 und das Fragment 371 identifiziert (Fig. 16b). Beispiel 7: Durchführung einer automatischen Proteinsequenzierung von ß- Lactoglobulin im Knauer Sequenzer mit FM-PITC als Kupplungsreagenz und Nachweis der abgespaltenen, derivatisierten Aminosäuren nach gaschromatographischer Trennung und massenspektrometrischer Detektion mit negativer chemischer Ionisation:Figure 16a shows the analysis of FM thiohydantoin glutamine. The amino acid elutes in this chromatographic separation at 10.80 min and is identified by its mass 399 and fragment 371 (FIG. 16b). Example 7: Execution of an automatic protein sequencing of β-lactoglobulin in the Knauer sequencer with FM-PITC as coupling reagent and detection of the cleaved, derivatized amino acids after gas chromatographic separation and mass spectrometric detection with negative chemical ionization:
Versuchsansatzexperimental approach
Die automatische Proteinsequenzierung wurde analog durchgeführt, wie in Beispiel 4 beschrieben. Als Proteinprobe wurde ß-Lactoglobulin verwendet.The automatic protein sequencing was carried out analogously, as described in Example 4. Β-lactoglobulin was used as the protein sample.
Die abgespaltenen und konvertierten Aminosäuren wurden in Aceton rückgelöst, in geeignete Gefäße transferiert und in das Gaschoromatographiesystem injiziert. Die Figs. 17a, 17b, 18a, 18b, 19a und 19b zeigen beispielhaft jeweils den Totalionenstrom im Scan Modus der ersten drei Abbauschritte der Sequenz. Es wurden die Aminosäuren Leucin (Fig. 17a, b), Isoleucin (Fig. 18a, b) und Valin (Fig. 19a, b) identifiziert. Das entspricht der in der Literatur beschriebenen aminoterminalen Sequenz von ß-Lactoglobulin. Die jeweiligen Aminosäuren wurden über den Vergleich der Retentionszeiten mit den analog zu Beispiel 3 und 6 hergestellten Derivaten und die jeweiligen spezifischen Massen und Fragmentmassen identifiziert.The cleaved and converted amino acids were redissolved in acetone, transferred to suitable vessels and injected into the gas chromatography system. Figs. 17a, 17b, 18a, 18b, 19a and 19b each show an example of the total ion current in the scan mode of the first three degradation steps of the sequence. The amino acids leucine (Fig. 17a, b), isoleucine (Fig. 18a, b) and valine (Fig. 19a, b) were identified. This corresponds to the amino terminal sequence of β-lactoglobulin described in the literature. The respective amino acids were identified by comparing the retention times with the derivatives produced analogously to Examples 3 and 6 and the respective specific masses and fragment masses.
Beispiel 8: Nachweis und Identifizierung von Aminen durch Derivatisierung mit 3,5-Bis (Trifluormethyl)-Phenylisothiocyanat mit gaschromatographischerExample 8: Detection and identification of amines by derivatization with 3,5-bis (trifluoromethyl) phenyl isothiocyanate using gas chromatography
Trennung und massenspektrometrischer Detektion mit negativer chemischer Ionisation:Separation and mass spectrometric detection with negative chemical ionization:
Versuchsansatzexperimental approach
Einer Probe, die in einer Lösung von 50% Ethanol 50 % Wasser vorliegt und die neben Dimethylamin weitere Substanzen enthält, wurde eine Lösung mit 5% FM-PITC 5% Trimethylamin in Acetonitril zugegeben. Die Reaktion wurde für 40 min bei 55°C durchgeführt und die Probe anschließend getrocknet, in 70% Aceton rückgelöst und in das Gaschromatographiesystem injiziert. Fig. 20a zeigt den Totalionenstrom der Reaktion von Dimethylamin mit 3,5-Bis (Trifluormethyl)-Phenylisothiocyanat. Das Reaktionsprodukt hat eine Retentionszeit von 9,08 min und wird über die Masse 317 eindeutig identifiziert, wie in Fig. 20b dargestellt.A solution containing 5% FM-PITC 5% trimethylamine in acetonitrile was added to a sample that is present in a solution of 50% ethanol 50% water and which contains other substances besides dimethylamine. The reaction was carried out at 55 ° C. for 40 min and the sample was then dried, redissolved in 70% acetone and injected into the gas chromatography system. 20a shows the total ion current of the reaction of Dimethylamine with 3,5-bis (trifluoromethyl) phenyl isothiocyanate. The reaction product has a retention time of 9.08 minutes and is clearly identified via mass 317, as shown in FIG. 20b.
Die hierin in eckigen Klammem hierin angegebenen Literaturstellen werden aus Gründen der Übersicht zusammenfassend im folgenden angegeben.The references cited here in square brackets are summarized below for the sake of clarity.
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Die in der vorangehenden Beschreibung, den Ansprüchen und den Zeichnungen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination zur Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein. The features of the invention disclosed in the preceding description, the claims and the drawings can be essential both individually and in any combination for realizing the invention in its various embodiments.

Claims

Ansprüche Expectations
1. Verwendung eines Halogen-substituierten Phenylisothiocyanates der Formel1. Use of a halogen-substituted phenyl isothiocyanate of the formula
Figure imgf000042_0001
Figure imgf000042_0001
(I)(I)
worin Ri bis R5 jeweils unabhängig voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe, die Wasserstoff, Halogen, Alkyl und Halogenalkyl umfasst,wherein R 1 to R 5 are each independently selected from the group comprising hydrogen, halogen, alkyl and haloalkyl,
wobei Halogen ausgewählt ist aus der Gruppe, die Fluor, Chlor, Brom und Jod umfasst, undwhere halogen is selected from the group comprising fluorine, chlorine, bromine and iodine, and
Alkyl ausgewählt ist aus der Gruppe, die Methyl, Ethyl, n-Propyl und Isopropyl umfasst;Alkyl is selected from the group consisting of methyl, ethyl, n-propyl and isopropyl;
unter der Voraussetzung, dass wenigstens einer der Reste Ri bis R5 ein Halogen ist und/oder ein Halogen enthält,provided that at least one of the radicals R 1 to R 5 is a halogen and / or contains a halogen,
zur Derivatisierung und/oder zum Nachweis von primären und/oder sekundären Aminen.for derivatization and / or detection of primary and / or secondary amines.
2. Verwendung nach Anspmch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Halogenalkylrest mit mindestens einem Halogen substituiert ist.2. Use according to Anspmch 1, characterized in that the haloalkyl radical is substituted with at least one halogen.
3. Verwendung nach Anspmch 1 oder 2, dadurch gekennzeiclinet, dass das Halogen-substituierte Phenylisothiocyanat ausgewählt ist aus der Gruppe, die 2,4-Bis(Trifluormethyl)- Phenylisothiocyanat, 2,5-Bis(Trifluormethyl)-Phenylisothiocyanat und 3,5-Bis(Trifluormethyl)- Phenylisothiocyanat umfasst. 3. Use according to claim 1 or 2, characterized in that the halogen-substituted phenyl isothiocyanate is selected from the group consisting of 2,4-bis (trifluoromethyl) phenyl isothiocyanate, 2,5-bis (trifluoromethyl) phenyl isothiocyanate and 3.5 -Bis (trifluoromethyl) - phenyl isothiocyanate.
4. Verwendung von 3,5-Bis (Trifluormethyl) - Phenylisothiocyanat zur Derivatisiemng und/oder zum Nachweis von primären und/oder sekundären Aminen.4. Use of 3,5-bis (trifluoromethyl) phenyl isothiocyanate for derivatization and / or for the detection of primary and / or secondary amines.
5. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das primäre Amin eine Aminosäure, bevorzugterweise eine α-Aminosäure ist.5. Use according to one of claims 1 to 4, characterized in that the primary amine is an amino acid, preferably an α-amino acid.
6. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das primäre und/oder sekundäre Amin ein biogenes Amin ist.6. Use according to one of claims 1 to 4, characterized in that the primary and / or secondary amine is a biogenic amine.
7. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Aminosäure eine N-terminale Aminosäure eines Polypeptids ist.7. Use according to one of claims 1 to 4, characterized in that the amino acid is an N-terminal amino acid of a polypeptide.
8. Verwendung eines Halogen-substituierten Phenylisothiocyanates der Formel8. Use of a halogen-substituted phenyl isothiocyanate of the formula
Figure imgf000043_0001
Figure imgf000043_0001
(I)(I)
worin Ri bis R5 jeweils unabhängig voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe, die Wasserstoff, Halogen, Alkyl und Halogenalkyl umfasst,wherein R 1 to R 5 are each independently selected from the group comprising hydrogen, halogen, alkyl and haloalkyl,
wobei Halogen ausgewählt ist aus der Gruppe, die Fluor, Chlor, Brom und Jod umfasst, undwhere halogen is selected from the group comprising fluorine, chlorine, bromine and iodine, and
Alkyl ausgewählt ist aus der Gruppe, die Methyl, Ethyl, n-Propyl und Isopropyl umfasst; unter der Voraussetzung, dass wenigstens einer der Reste Ri bis R5 ein Halogen ist und/oder ein Halogen enthält,Alkyl is selected from the group consisting of methyl, ethyl, n-propyl and isopropyl; provided that at least one of the radicals R 1 to R 5 is a halogen and / or contains a halogen,
zur Analyse von Polypeptiden.for the analysis of polypeptides.
9. Verwendung nach Anspmch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Halogenalkylrest mit mindestens einem Halogen substituiert ist.9. Use according to Anspmch 8, characterized in that the haloalkyl radical is substituted with at least one halogen.
10. Verwendung nach Anspmch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Halogen- substituierte Phenylisothiocyanat ausgewählt ist aus der Gmppe, die 2,4-Bis(Trifluormethyl)- Phenylisothiocyanat, 2,5-Bis(Trifluormethyl)-Phenylisothiocyanat und 3,5-Bis(Trifluormethyl)- Phenylisothiocyanat umfasst.10. Use according to Anspmch 8 or 9, characterized in that the halogen-substituted phenyl isothiocyanate is selected from the group consisting of 2,4-bis (trifluoromethyl) phenyl isothiocyanate, 2,5-bis (trifluoromethyl) phenyl isothiocyanate and 3.5 -Bis (trifluoromethyl) - phenyl isothiocyanate.
11. Verwendung von 3,5-Bis (Trifluormethyl) - Phenylisothiocyanat zur Analyse von Polypeptiden.11. Use of 3,5-bis (trifluoromethyl) phenyl isothiocyanate for the analysis of polypeptides.
12. Verwendung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Analyse die Sequenzanalyse des Polypeptids ist.12. Use according to one of claims 8 to 11, characterized in that the analysis is the sequence analysis of the polypeptide.
13. Verwendung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Analyse mittels Edman-Abbaus erfolgt.13. Use according to one of claims 8 to 12, characterized in that the analysis is carried out by means of Edman degradation.
14. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass als weiterer Schritt Nachweisen und/oder Identifizieren des derivatisierten Amines erfolgt.14. Use according to one of claims 1 to 13, characterized in that detection and / or identification of the derivatized amine is carried out as a further step.
15. Verwendung nach Anspmch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Nachweisen und/oder Identifizieren mittels eines Verfahrens erfolgt, das ausgewählt ist aus der G ppe, die Umkehrphasen-HPLC, insbesondere Mikrobore-Umkehrphasen-HPLC, Gaschromatographie und Massenspektrometrie umfasst.15. Use according to Anspmch 14, characterized in that the detection and / or identification is carried out by means of a method which is selected from the G ppe, which comprises reverse phase HPLC, in particular microbore reverse phase HPLC, gas chromatography and mass spectrometry.
16. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Nachweis des derivatisierten Amines mittels ECD-Detektion und/oder UV-Detektion und Retentionszeit, und/oder Masseninformation und/oder Retentionszeit und Masseninformation, und/oder Masseninformation und/oder Retentionszeit und Masseninformation, wobei die Ionisation der Moleküle mittels negativer chemischer Ionisation erfolgt, erfolgt.16. Use according to one of claims 1 to 15, characterized in that the detection of the derivatized amine by means of ECD detection and / or UV detection and retention time, and / or mass information and / or retention time and mass information, and / or mass information and / or retention time and mass information, the ionization of the molecules taking place by means of negative chemical ionization.
17. Reaktionsprodukt aus einem Halogen-substituierten Phenylisothiocyanat, insbesondere einem Phenylisothiocyanat nach einem der Ansprüche 1 bis 13, und einem primären und/oder sekundären Amin, bevorzugterweise einer Aminosäure und bevorzugterweise einer α- Aminosäure.17. Reaction product from a halogen-substituted phenyl isothiocyanate, in particular a phenyl isothiocyanate according to one of claims 1 to 13, and a primary and / or secondary amine, preferably an amino acid and preferably an α-amino acid.
18. Reaktionsprodukt nach Anspmch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Aminosäure an mindestens eine weitere Aminosäure gebunden ist, bevorzugterweise an ein Polypeptid.18. Reaction product according to Anspmch 17, characterized in that the amino acid is bound to at least one further amino acid, preferably to a polypeptide.
19. Verfahren zur Sequenzbestimmung von Polypeptiden umfassend die folgenden Schritte:19. A method for sequence determination of polypeptides comprising the following steps:
Bereitstellen des Polypeptids undProviding the polypeptide and
Umsetzen des Polypeptids mit einem Halogen-substituierten Phenylisothiocyanat nach einem der Ansprüche 1 bis 13.Reacting the polypeptide with a halogen-substituted phenyl isothiocyanate according to any one of claims 1 to 13.
20. Verfahren nach Anspmch 19, weiter umfassend zumindest einen der folgenden Schritte:20. The method according to claim 19, further comprising at least one of the following steps:
Abspalten der endständigen derivatisierten Aminosäure und Detektierten der abgespaltenen endständigen derivatisierten Aminosäure.Cleavage of the terminal derivatized amino acid and detection of the cleaved terminal derivatized amino acid.
21. Verfahren nach Anspmch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Schritte des Umsetzens, des Abspaltens und der Detektion zumindest einmal wiederholt werden.21. The method according to claim 19 or 20, characterized in that the steps of converting, splitting off and detecting are repeated at least once.
22. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass das Umsetzen bei einer Temperatur von etwa 20 - 95°C, bevorzugterweise 20 - 85°C und bevorzugtererweise 40 - 45°C erfolgt.22. The method according to any one of claims 19 to 21, characterized in that the reaction takes place at a temperature of about 20-95 ° C, preferably 20-85 ° C and preferably 40-45 ° C.
23. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 oder 22, dadurch gekennzeichnet, dass das Umsetzen unter basischen Bedingungen erfolgt, bevorzugterweise unter Verwendung einer Stickstoffbase. 23. The method according to any one of claims 19 or 22, characterized in that the reaction takes place under basic conditions, preferably using a nitrogen base.
24. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass das Umsetzen bei einem pH von 7 bis 14, bevorzugterweise bei einem pH von 8 bis 10 erfolgt.24. The method according to any one of claims 19 to 23, characterized in that the reaction takes place at a pH of 7 to 14, preferably at a pH of 8 to 10.
25. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass das nach Umsetzen des Polypeptids mit Phenylisothiocyanat erhaltene Phenylthiocarbamoyl-Polypeptid, bevorzugterweise nach Trocknen des Phenylthiocarbamoyl-Polypeptids, mit wasserfreier Säure umgesetzt und dabei die N-terminale Aminosäure des Polypeptids als heterozyklisches Derivat in Form einer Anilinothiazolinon-Aminosäure abgespalten wird.25. The method according to any one of claims 19 to 24, characterized in that the phenylthiocarbamoyl polypeptide obtained after reacting the polypeptide with phenyl isothiocyanate, preferably after drying the phenylthiocarbamoyl polypeptide, reacted with anhydrous acid and thereby the N-terminal amino acid of the polypeptide as a heterocyclic Derivative in the form of an anilinothiazolinone amino acid is split off.
26. Verfahren nach Anspmch 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Anilinothiazolinon- Aminosäure aus dem Reaktionsansatz extrahiert und direkt in ein Detektionssystem überführt und identifiziert wird.26. The method according to Anspmch 25, characterized in that the anilinothiazolinone amino acid is extracted from the reaction mixture and transferred directly to a detection system and identified.
27. Verfahren nach Anspmch 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Anilinothiazolinon- Aminosäure aus dem Reaktionsansatz extrahiert und in eine Phenylthiocarbamoyl-Aminosäure überführt wird.27. The method according to Anspmch 25, characterized in that the anilinothiazolinone amino acid is extracted from the reaction mixture and converted into a phenylthiocarbamoyl amino acid.
28. Verfahren nach Anspmch 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Anilinothiazolinon- Aminosäure aus dem Reaktionsansatz extrahiert und in eine Phenylhydantoin-Aminosäure überführt wird.28. The method according to Anspmch 25, characterized in that the anilinothiazolinone amino acid is extracted from the reaction mixture and converted into a phenylhydantoin amino acid.
29. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass als weiterer Schritt Nachweisen und/oder Identifizieren des Aminosäure-Derivates erfolgt.29. The method according to any one of claims 19 to 28, characterized in that the amino acid derivative is detected and / or identified as a further step.
30. Verfahren nach Anspmch 29, dadurch gekennzeichnet, dass das Nachweisen und/oder Identifizieren mittels eines Verfahrens erfolgt, das ausgewählt ist aus der Gmppe, die Umkehrphasen-HPLC, insbesondere Mikrobore-Umkehrphasen-HPLC, Gaschromatographie und Massenspektrometrie umfasst.30. The method according to Anspmch 29, characterized in that the detection and / or identification takes place by means of a method which is selected from the group comprising reverse phase HPLC, in particular microbore reverse phase HPLC, gas chromatography and mass spectrometry.
31. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass der Nachweis des Aminosäure-Derivates mittels ECD-Detektion und/oder UV-Detektion und Retentionszeit, und/oder Masseninformation und/oder Retentionszeit und Masseninformation, und/oder Masseninformation und/oder Retentionszeit und Masseninformation, wobei die Ionisation der Moleküle mittels negativer chemischer Ionisation erfolgt, erfolgt. 31. The method according to any one of claims 19 to 30, characterized in that the detection of the amino acid derivative by means of ECD detection and / or UV detection and retention time, and / or mass information and / or retention time and mass information, and / or mass information and / or retention time and mass information, the molecules being ionized by means of negative chemical ionization.
32. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 31, dadurch gekennzeichnet, dass das Polypeptid mit einer um die eine N-terminale Aminosäure verringerten Sequenz mit 3,5-Bis (Trifluormethyl) - Phenylisothiocyanat umgesetzt wird.32. The method according to any one of claims 19 to 31, characterized in that the polypeptide is reacted with a sequence reduced by one N-terminal amino acid with 3,5-bis (trifluoromethyl) phenyl isothiocyanate.
33. Verfahren nach Anspmch 32, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der in den Ansprüchen 19 bis 32 vorgesehenen Schritte wiederholt werden. 33. The method according to claim 32, characterized in that at least one of the steps provided in claims 19 to 32 is repeated.
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