JP4165503B2 - Protein quantitative analysis method and kit - Google Patents
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Description
本発明は、安定同位体を用いたプロテオーム解析(タンパク質の網羅的解析)分野に関する。 The present invention relates to the field of proteome analysis (overall protein analysis) using stable isotopes.
プロテオーム解析(タンパク質の網羅的解析)分野においては、これまで二次元電気泳動と質量分析装置とを組み合わせたPMF(ペプチドマスフィンガープリンティング)解析法が主流であった。これに代わる次世代のプロテオーム解析法として、例えば、Nature Biotechnology, 994-999, 17, 1999、Molecular & Cellular PROTEOMICS, 299-314, 2, 2003 、及びCurrent Opinion in Chemical Biology, 70-77, 7, 2003に記載されているような、安定同位体を用いた手法が考案されている。 In the field of proteome analysis (exhaustive protein analysis), PMF (peptide mass fingerprinting) analysis methods combining two-dimensional electrophoresis and mass spectrometers have been the mainstream. Alternative next-generation proteome analysis methods include, for example, Nature Biotechnology, 994-999, 17, 1999, Molecular & Cellular PROTEOMICS, 299-314, 2, 2003, and Current Opinion in Chemical Biology, 70-77, 7, A technique using stable isotopes as described in 2003 has been devised.
また、Rapid Communications in Mass Spectrometry, 1642-1650, 17, 2003及び国際公報第2004/002950号パンフレットには、本発明者らによって開発された手法(NBS法)が記載されている。NBS法においては、2−ニトロベンゼンスルフェニルクロリド(NBSCl)の安定同位体標識体(2−ニトロ[13C6]ベンゼンスルフェニルクロリド)及びその非標識体(2−ニトロ[12C6]ベンゼンスルフェニルクロリド)を用いる。すなわち、(1)解析すべきタンパク質試料Iとその対照タンパク質試料IIとの2種類の状態のタンパク質試料を用意し、(2)前記タンパク質試料Iを、2−ニトロ[13C6]ベンゼンスルフェニルクロリド及び2−ニトロ[12C6]ベンゼンスルフェニルクロリドのいずれか一方を用いてラベル化し、別途、前記タンパク質試料IIを、2−ニトロ[13C6]ベンゼンスルフェニルクロリド及び2−ニトロ[12C6]ベンゼンスルフェニルクロリドのいずれか他方を用いてラベル化し、(3)ラベル化されたタンパク質試料I及びラベル化されたタンパク質試料IIを混合し、(4)得られたラベル化タンパク質混合物を還元・アルキル化した後、ラベル化ペプチド断片と非ラベル化ペプチド断片とを含むペプチド混合物へ消化し、(5)ペプチド混合物からラベル化ペプチド断片を、疎水クロマトグラフィーカラムを用いて濃縮分離し、(6)質量分析を行う。 Further, Rapid Communications in Mass Spectrometry, 1642-1650, 17, 2003 and International Publication No. 2004/002950 pamphlet describe a method (NBS method) developed by the present inventors. In NBS method, 2-stable isotopic labels nitrobenzene sulfenyl chloride (NBSCl) (2-nitro [13 C 6] benzenesulfenyl chloride) and its non-label (2-nitro [12 C 6] benzene sul Phenyl chloride). That is, (1) two types of protein samples, ie, a protein sample I to be analyzed and a control protein sample II thereof, are prepared. (2) The protein sample I is converted into 2-nitro [ 13 C 6 ] benzenesulfenyl. Labeling with either one of chloride and 2-nitro [ 12 C 6 ] benzenesulfenyl chloride, and separately separating the protein sample II from 2-nitro [ 13 C 6 ] benzenesulfenyl chloride and 2-nitro [ 12 C 6 ] labeled with either one of benzenesulfenyl chloride, (3) mixing labeled protein sample I and labeled protein sample II, and (4) obtaining the labeled protein mixture obtained After reduction and alkylation, digest into a peptide mixture containing labeled and unlabeled peptide fragments and (5) label from the peptide mixture The peptide fragments are concentrated and separated using a hydrophobic chromatography column, and (6) mass spectrometry is performed.
NBS法のプロトコルの一例を、以下に挙げる。
・テスト試料とコントロール試料との2系統のタンパク質試料を、それぞれ0.1w/v % SDSを含む溶液で可溶化し、熱変性(100℃、3分間)させる
・一方の試料に対してNBS (Heavy)試薬を溶解した酢酸溶液を加え、他方の試料に対してNBS (Light)試薬を溶解した酢酸溶液を加え、それぞれNBSラベル化反応を行う(室温、終夜)
・両方の試料を混合し、脱塩カラム(LH-20)を用いて未反応の試薬を除く
・脱塩後の試料を乾燥し、0.01w/v % SDSを含む溶液に再懸濁する
・TCEP (Tris(2-carboxyethyl)phosphine hydrochloride;トリス(2−カルボキシエチル)ホスフィン塩酸)を加えて、還元反応を行う(37℃、30分)
・ヨードアセトアミド溶液を加えてアルキル化反応を行う(室温、45分)
・トリプシンを加え、部位特異的切断を行う(37℃、16時間)
・濃縮カラム(LH-20)を用いて、NBSラベル化ペプチドを濃縮する
・濃縮画分を質量分析装置を用いて解析する
An example of the NBS protocol is given below.
・ Two types of protein samples, test sample and control sample, are solubilized in a solution containing 0.1 w / v% SDS and heat-denatured (100 ° C., 3 minutes) ・ NBS (Heavy for one sample ) Add the acetic acid solution in which the reagent is dissolved, add the acetic acid solution in which the NBS (Light) reagent is dissolved to the other sample, and perform the NBS labeling reaction (room temperature, overnight)
・ Mix both samples and remove unreacted reagent using a desalting column (LH-20) ・ Dry the desalted sample and resuspend in a solution containing 0.01 w / v% SDS ・TCEP (Tris (2-carboxyethyl) phosphine hydrochloride) is added to perform the reduction reaction (37 ° C, 30 minutes)
-Add iodoacetamide solution to perform alkylation reaction (room temperature, 45 minutes)
・ Add trypsin and perform site-specific cleavage (37 ℃, 16 hours)
・ Concentrate the NBS-labeled peptide using a concentration column (LH-20) ・ Analyze the concentrated fraction using a mass spectrometer
本発明者らによって開発された従来のNBS法は、モデルタンパク質のような精製された標品を用いた場合に特に効果的に用いることができる。本発明者らは、このような精製試料だけでなく生体由来試料など非精製の試料についても効果的に用いることができ、なおかつ、従来のNBS法よりも検出感度及び定量性に優れたタンパク質の網羅的定量解析方法を提供するために、本発明を完成させた。 The conventional NBS method developed by the present inventors can be used particularly effectively when a purified sample such as a model protein is used. The present inventors can effectively use not only such a purified sample but also a non-purified sample such as a biological sample, and a protein having superior detection sensitivity and quantification than the conventional NBS method. The present invention has been completed to provide a comprehensive quantitative analysis method.
本発明は以下の発明を含む。
(1)(i)解析すべきタンパク質試料Iとその対照タンパク質試料IIとの2種類の状態のタンパク質試料を用意する工程と、
(ii)前記タンパク質試料Iを、尿素を変性剤として含む溶液中で可溶化するか、又はグアニジン塩酸塩を変性剤として含む溶液中で可溶化することによって、可溶化されたタンパク質試料Iを得て、
別途、前記タンパク質試料IIを、尿素を変性剤として含む溶液中で可溶化するか、又はグアニジン塩酸塩を変性剤として含む溶液中で可溶化することによって、可溶化されたタンパク質試料IIを得る工程と、
(iii)前記可溶化されたタンパク質試料Iを、2−ニトロ[13C6]ベンゼンスルフェニルクロリド及び2−ニトロ[12C6]ベンゼンスルフェニルクロリドのいずれか一方を用いてラベル化反応させることによって、ラベル化タンパク質試料Iを得て、
別途、前記可溶化されたタンパク質試料IIを、2−ニトロ[13C6]ベンゼンスルフェニルクロリド及び2−ニトロ[12C6]ベンゼンスルフェニルクロリドのいずれか他方を用いてラベル化反応させることによって、ラベル化タンパク質試料IIを得る工程と、
(iv)前記ラベル化タンパク質試料I及びラベル化タンパク質試料IIを、混合及び脱塩することによって、脱塩タンパク質試料混合物を得る工程と、
(v)前記脱塩タンパク質試料混合物を、尿素又はグアニジン塩酸塩を用いて再可溶化することによって、再可溶化されたタンパク質試料混合物を得る工程と、
(vi)前記再可溶化されたタンパク質試料混合物を還元・アルキル化することによって、還元・アルキル化されたタンパク質試料混合物を得る工程と、
(vii)前記還元・アルキル化されたタンパク質試料混合物を、尿素又はグアニジン塩酸塩の存在下でトリプシン消化することによって、ラベル化ペプチド断片と非ラベル化ペプチド断片とを含むペプチド混合物を得る工程と、
(viii)前記ペプチド混合物を、フェニル基を有する担体を用いて分離することによって、濃縮されたラベル化ペプチド断片を得る工程と、
(ix)前記濃縮されたラベル化ペプチド断片を質量分析する工程とを含む、タンパク質の網羅的定量解析方法。
The present invention includes the following inventions.
(1) (i) preparing a protein sample in two states, a protein sample I to be analyzed and a control protein sample II;
(Ii) Solubilized protein sample I is obtained by solubilizing the protein sample I in a solution containing urea as a denaturant or solubilizing in a solution containing guanidine hydrochloride as a denaturant. And
Separately, the step of obtaining the solubilized protein sample II by solubilizing the protein sample II in a solution containing urea as a denaturant or solubilizing in a solution containing guanidine hydrochloride as a denaturant When,
(Iii) the solubilized protein sample I, 2-nitro [13 C 6] benzenesulfenyl chloride and 2-nitro [12 C 6] be labeled reaction using either benzene sulfenyl chloride To obtain a labeled protein sample I,
Separately, the solubilized protein sample II is subjected to a labeling reaction using one of 2-nitro [ 13 C 6 ] benzenesulfenyl chloride and 2-nitro [ 12 C 6 ] benzenesulfenyl chloride. Obtaining a labeled protein sample II;
(Iv) obtaining a desalted protein sample mixture by mixing and desalting the labeled protein sample I and labeled protein sample II;
(V) obtaining a resolubilized protein sample mixture by resolubilizing the desalted protein sample mixture with urea or guanidine hydrochloride;
(Vi) obtaining a reduced and alkylated protein sample mixture by reducing and alkylating the resolubilized protein sample mixture;
(Vii) obtaining a peptide mixture containing a labeled peptide fragment and an unlabeled peptide fragment by trypsin digesting the reduced / alkylated protein sample mixture in the presence of urea or guanidine hydrochloride;
(Viii) separating the peptide mixture using a carrier having a phenyl group to obtain a concentrated labeled peptide fragment;
(Ix) A method for comprehensive quantitative analysis of protein, comprising mass spectrometry of the concentrated labeled peptide fragment.
(2)前記工程(ix)において、α−シアノ−3−ヒドロキシ桂皮酸又は3−ヒドロキシ−4−ニトロ安息香酸をマトリックスとして用いて質量分析する、(1)に記載の方法。
(3)前記工程(ix)において、前記マトリックスとして3−ヒドロキシ−4−ニトロ安息香酸を用いる場合に、前記3−ヒドロキシ−4−ニトロ安息香酸とα−シアノ−4−ヒドロキシケイ皮酸とを組み合わせた混合マトリックスを用いて質量分析する、(1)に記載の方法。
(2) The method according to (1), wherein in the step (ix), mass spectrometry is performed using α-cyano-3-hydroxycinnamic acid or 3-hydroxy-4-nitrobenzoic acid as a matrix.
(3) In the step (ix), when 3-hydroxy-4-nitrobenzoic acid is used as the matrix, the 3-hydroxy-4-nitrobenzoic acid and α-cyano-4-hydroxycinnamic acid are used. The method according to (1), wherein mass spectrometry is performed using the combined mixing matrix.
(4)前記マトリックスを、1mg/ml〜飽和濃度の溶液として用いる、(2)又は(3)に記載の方法。
(5)前記α−シアノ−4−ヒドロキシケイ皮酸を、1mg/ml〜飽和濃度の溶液として用いる、(3)又は(4)に記載の方法。
(6)前記3−ヒドロキシ−4−ニトロ安息香酸の溶液と、前記α−シアノ−4−ヒドロキシケイ皮酸の溶液とを、1:10〜10:1の体積比で組み合わせて用いる、(5)に記載の方法。
(4) The method according to (2) or (3), wherein the matrix is used as a solution having a concentration of 1 mg / ml to a saturated concentration.
(5) The method according to (3) or (4), wherein the α-cyano-4-hydroxycinnamic acid is used as a solution having a concentration of 1 mg / ml to a saturated concentration.
(6) The 3-hydroxy-4-nitrobenzoic acid solution and the α-cyano-4-hydroxycinnamic acid solution are used in combination at a volume ratio of 1:10 to 10: 1. ) Method.
(7)前記(1)〜(6)のいずれか1項に記載の方法を行うためのキットであって、解析すべきタンパク質試料I及びその対象タンパク質試料IIのいずれか一方をラベル化するためのラベル化試薬である2−ニトロ[13C6]ベンゼンスルフェニルクロリド、前記解析すべきタンパク質I及びその対象タンパク質試料IIのいずれか他方をラベル化するためのラベル化試薬である2−ニトロ[12C6]ベンゼンスルフェニルクロリド、及びラベル化されたタンパク質試料I及びラベル化されたタンパク質試料IIのトリプシン消化により得られる、ラベル化ペプチド断片と非ラベル化ペプチド断片とを含むペプチド混合物を分離して濃縮されたラベル化ペプチド断片を得るためのフェニル基を有する担体を含むキット。 (7 ) A kit for performing the method according to any one of (1) to (6) above, wherein the protein sample I to be analyzed and the target protein sample II are labeled. Labeling reagent 2-nitro [ 13 C 6 ] benzenesulfenyl chloride, protein I to be analyzed , and target protein sample II labeling reagent 2-nitro [ 12 C 6] benzenesulfenyl chloride, and obtained by tryptic digestion of the labeled protein sample I and labeled protein sample II, to separate the peptide mixture comprising a labeled peptide fragments and non-labeled peptide fragments A kit comprising a carrier having a phenyl group for obtaining a concentrated labeled peptide fragment .
(8)変性剤をさらに含む、(7)に記載のキット。
(9)マトリックスとしてα−シアノ−3−ヒドロキシ桂皮酸、3−ヒドロキシ−4−ニトロ安息香酸、α−シアノ−4−ヒドロキシ桂皮酸、又は混合マトリックスとして3−ヒドロキシ−4−ニトロ安息香酸とα−シアノ−4−ヒドロキシ桂皮酸との混合物をさらに含む、(7)又は(8)に記載のキット。
(10)前記変性剤が尿素又はグアニジン塩酸塩である、(8)又は(9)に記載のキット。
(11)脱塩用カラム、脱塩用カラム充填ゲル、還元試薬、アルキル化試薬、トリプシン、及び前記担体を充填するためのカラムからなる群から選ばれる少なくとも1つをさらに含む、(7)〜(10)のいずれかに記載のキット。
( 8 ) The kit according to (7 ), further comprising a denaturing agent.
( 9 ) α-cyano-3-hydroxycinnamic acid, 3-hydroxy-4-nitrobenzoic acid, α-cyano-4-hydroxycinnamic acid as a matrix, or 3-hydroxy-4-nitrobenzoic acid and α as a mixed matrix -Kit according to (7) or (8) , further comprising a mixture with cyano-4-hydroxycinnamic acid.
( 10 ) The kit according to ( 8 ) or ( 9 ), wherein the denaturing agent is urea or guanidine hydrochloride.
( 11 ) It further includes at least one selected from the group consisting of a desalting column, a desalting column packed gel, a reducing reagent, an alkylating reagent, trypsin, and a column for packing the carrier. The kit according to any one of ( 10 ).
本発明によると、生体由来試料から目的のペプチドを質量分析においてより感度良く、且つより定量性高く検出することができる方法を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a method capable of detecting a target peptide from a biological sample with higher sensitivity and higher quantitativeness in mass spectrometry.
本発明の方法は、試料の準備工程(i)、可溶化工程(ii)、ラベル化工程(iii)、脱塩工程(iv)、再可溶化工程(v)、還元・アルキル化工程(vi)、消化工程(vii)、濃縮分離工程(viii)、及び質量分析工程(xi)を含む。 The method of the present invention comprises a sample preparation step (i), a solubilization step (ii), a labeling step (iii), a desalting step (iv), a resolubilization step (v), a reduction / alkylation step (vi ), Digestion step (vii), concentration separation step (viii), and mass spectrometry step (xi).
(i:試料の準備工程)
まず、2種類の異なる状態のタンパク質試料I、IIを用意する。例えば、タンパク質試料Iを解析すべきタンパク質試料、タンパク質試料IIを、試料Iに含まれるタンパク質の対照タンパク質を含む試料とすることができる。より具体的には、解析すべきタンパク質試料Iを病態試料のタンパク質試料、対照タンパク質試料IIを正常試料のタンパク質試料とすることができる。本発明においては、これらタンパク質試料I及びタンパク質試料IIの間での発現プロテオームの定量的な解析を行う。なお本発明においては、試料となるタンパク質試料としてペプチドのような比較的低分子量のものも含まれる。
(I: Sample preparation process)
First, protein samples I and II in two different states are prepared. For example, the protein sample I to be analyzed and the protein sample II can be a sample containing a control protein of the protein contained in the sample I. More specifically, the protein sample I to be analyzed can be a disease state protein sample, and the control protein sample II can be a normal sample protein sample. In the present invention, quantitative analysis of the expression proteome between the protein sample I and the protein sample II is performed. In the present invention, a protein sample to be used as a sample includes a sample having a relatively low molecular weight such as a peptide.
(ii:可溶化工程)
本工程は、タンパク質試料I及びタンパク質試料IIについて、同じ条件でそれぞれ別個に行う。
(Ii: solubilization process)
This step is performed separately for protein sample I and protein sample II under the same conditions.
本工程においては、変性剤である尿素又はグアニジン塩酸塩を用いて、タンパク質試料を可溶化する。変性剤の濃度は特に限定されず、タンパク質試料の可溶化及び変性が起こるように、タンパク質試料の種類やその他の条件等を考慮して当業者が適宜決定すればよい。例えば、尿素は2M〜飽和濃度、好ましくは2〜10Mの濃度の水溶液で用いることができる。より好ましくは、8Mの濃度で用いる。グアニジン塩酸塩は1.5M〜飽和濃度、好ましくは1.5〜8Mの水溶液で用いることができる。より好ましくは、6Mの濃度で用いる。さらに変性剤は、5mM程度のEDTAとともに用いることができる。 In this step, a protein sample is solubilized using urea or guanidine hydrochloride which is a denaturing agent. The concentration of the denaturing agent is not particularly limited, and may be appropriately determined by those skilled in the art in consideration of the type of protein sample and other conditions so that the protein sample is solubilized and denatured. For example, urea can be used in an aqueous solution with a concentration of 2M to saturation, preferably 2 to 10M. More preferably, it is used at a concentration of 8M. Guanidine hydrochloride can be used in an aqueous solution of 1.5M to saturated concentration, preferably 1.5 to 8M. More preferably, it is used at a concentration of 6M. Furthermore, the denaturing agent can be used with EDTA of about 5 mM.
さらに、上述の変性剤は、タンパク質試料100μgに対して5〜50μlとなるように用いることができる。好ましい量としては、25μl程度である。例えばタンパク質試料が凍結乾燥した粉末状態のものであれば変性剤を25μl用いればよく、タンパク質試料が溶液状の場合は、全量で25μlとなるように変性剤の濃度を調整して用いればよい。 Furthermore, the above-mentioned denaturing agent can be used so as to be 5 to 50 μl per 100 μg of protein sample. A preferable amount is about 25 μl. For example, if the protein sample is in a lyophilized powder state, 25 μl of the denaturing agent may be used, and if the protein sample is in solution, the concentration of the denaturing agent may be adjusted so that the total amount is 25 μl.
可溶化の温度としては、尿素を用いる場合は0〜30℃、好ましくは室温程度である。また、グアニジン塩酸塩を用いる場合は0〜100℃、好ましくは室温程度である。 The solubilization temperature is 0 to 30 ° C., preferably about room temperature when urea is used. Moreover, when using guanidine hydrochloride, it is 0-100 degreeC, Preferably it is about room temperature.
(iii:ラベル化工程)
本工程においては、上述のように可溶化されたタンパク質試料に、2種類のラベル化試薬、すなわち同位体標識された2−ニトロ[13C6]ベンゼンスルフェニルクロリド(NBSCl(heavy))と、同位体非標識の2−ニトロ[12C6]ベンゼンスルフェニルクロリド(NBSCl(light))とを用いてラベル化を行う。本発明のラベル化試薬によって、タンパク質中のトリプトファン残基が選択的に修飾すなわちラベル化される。タンパク質試料Iについては、(NBSCl(heavy))及び(NBSCl(light))のいずれか一方を用いてラベル化する。これとは別に、タンパク質試料IIについては、(NBSCl(heavy))及び(NBSCl(light))のいずれか他方を用いてラベル化する。
(Iii: Labeling process)
In this step, the protein sample solubilized as described above is subjected to two types of labeling reagents, that is, isotope-labeled 2-nitro [ 13 C 6 ] benzenesulfenyl chloride (NBSCl (heavy)), Labeling is performed using isotope-unlabeled 2-nitro [ 12 C 6 ] benzenesulfenyl chloride (NBSCl (light)). The tryptophan residue in the protein is selectively modified or labeled by the labeling reagent of the present invention. The protein sample I is labeled using either (NBSCl (heavy)) or (NBSCl (light)). Separately, the protein sample II is labeled using either one of (NBSCl (heavy)) and (NBSCl (light)).
ラベル化試薬は、酢酸溶液として用いることが好ましい。例えば、酢酸25μlに2−ニトロベンゼンスルフェニルクロリドを0.17mg溶解させた溶液として用いることができる。このようなラベル化試薬はタンパク質試料の20倍当量程度の大過剰を用いることができる。例えば、タンパク質試料100μgに対し、溶液中の2−ニトロベンゼンスルフェニルクロリドが0.17mgとなるように用いると良い。これにより、タンパク質試料中のトリプトファン残基は、限りなく100%近くラベル化されることになる。 The labeling reagent is preferably used as an acetic acid solution. For example, it can be used as a solution in which 0.17 mg of 2-nitrobenzenesulfenyl chloride is dissolved in 25 μl of acetic acid. Such a labeling reagent can be used in a large excess of about 20 times equivalent to the protein sample. For example, it is good to use so that 2-nitrobenzene sulfenyl chloride in a solution may be 0.17 mg with respect to 100 micrograms of protein samples. As a result, tryptophan residues in the protein sample are labeled almost 100%.
なお、2−ニトロベンゼンスルフェニルクロリドは、厳密にはNBSCl(light) とNBSCl(heavy)とで3%程度分子量に差が生じる。しかしながら、本明細書において2−ニトロベンゼンスルフェニルクロリドの質量を記載する場合、同物質量における両者の質量差は計算的に無視できる量とする。従って、両者は同じ質量を用いれば良い。 Strictly speaking, 2-nitrobenzenesulfenyl chloride has a molecular weight difference of about 3% between NBSCl (light) and NBSCl (heavy). However, when the mass of 2-nitrobenzenesulfenyl chloride is described in the present specification, the mass difference between the two in the same substance amount is an amount that can be ignored in calculation. Therefore, both may use the same mass.
ラベル化反応は、タンパク質試料にラベル化試薬を加え、インキュベートすることによって行うことができる。反応時間は4時間程度で十分である。すなわち、反応開始直後〜4時間以内に反応を終了させて良い。標準プロトコルとしては、反応時間は1時間とすると良い。
このように本発明においては、従来のNBS法に比べてラベル化反応時間が大幅に短縮される。このため、プロトコル全体を通した作業時間を通算3日間から2日間に短縮することが可能になる。
The labeling reaction can be performed by adding a labeling reagent to the protein sample and incubating. A reaction time of about 4 hours is sufficient. That is, the reaction may be completed within 4 hours immediately after the start of the reaction. As a standard protocol, the reaction time is preferably 1 hour.
Thus, in the present invention, the labeling reaction time is greatly shortened as compared with the conventional NBS method. For this reason, it is possible to reduce the total work time throughout the protocol from 3 days to 2 days.
(iv:脱塩工程)
本工程では、上述の工程(iii)によって得られたラベル化タンパク質試料I及びラベル化タンパク質試料IIを混合する。そして、得られたタンパク質試料混合物を脱塩する。脱塩方法としては、従来からの方法を特に限定することなく用いることができる。例えば、セファデックスLH-20カラムを用い、アセトニトリル水溶液を用いて行うとよい。
(Iv: desalting step)
In this step, the labeled protein sample I and the labeled protein sample II obtained by the above step (iii) are mixed. The resulting protein sample mixture is then desalted. As a desalting method, a conventional method can be used without any particular limitation. For example, a Sephadex LH-20 column may be used and an acetonitrile aqueous solution may be used.
(v:再可溶化工程)
本工程においては、変性剤である尿素又はグアニジン塩酸塩を用いて、上述の工程(iv)によって得られた脱塩タンパク質試料混合物を再可溶化する。変性剤の濃度は特に限定されず、タンパク質試料の可溶化及び変性が起こるように、タンパク質試料の種類やその他の条件等を考慮して当業者が適宜決定すればよい。例えば、尿素は2M〜飽和濃度、好ましくは2〜10Mの濃度の水溶液で用いることができる。より好ましくは、8Mの濃度で用いる。グアニジン塩酸塩は1.5M〜飽和濃度、好ましくは1.5〜8Mの水溶液で用いることができる。より好ましくは、6Mの濃度で用いる。本工程においては、さらに50mM程度のTris HCl (pH8.8程度)を緩衝剤として加えておき、後の還元・アルキル化工程におけるpH調整のために用いる。
(V: Re-solubilization process)
In this step, the desalted protein sample mixture obtained in the above step (iv) is resolubilized using urea or guanidine hydrochloride which is a denaturing agent. The concentration of the denaturing agent is not particularly limited, and may be appropriately determined by those skilled in the art in consideration of the type of protein sample and other conditions so that the protein sample is solubilized and denatured. For example, urea can be used in an aqueous solution with a concentration of 2M to saturation, preferably 2 to 10M. More preferably, it is used at a concentration of 8M. Guanidine hydrochloride can be used in an aqueous solution of 1.5M to saturated concentration, preferably 1.5 to 8M. More preferably, it is used at a concentration of 6M. In this step, about 50 mM Tris HCl (about pH 8.8) is further added as a buffer and used for pH adjustment in the subsequent reduction / alkylation step.
本発明において、可溶化工程(ii)及び再可溶化工程(v)において上述のような条件にすることによって、従来多くのタンパク質試料に起きていたアグリゲーションの問題を回避することができる。したがって、試料をほとんどロスすることなく、後述の消化工程(vii)まで可溶性を保つことができる。このような効果が実際に示された例を、後述の実験例1及び実験例2に示した。 In the present invention, by using the conditions as described above in the solubilization step (ii) and the resolubilization step (v), the problem of aggregation that has conventionally occurred in many protein samples can be avoided. Therefore, the solubility can be maintained until the later-described digestion step (vii) with almost no loss of the sample. Examples in which such effects are actually shown are shown in Experimental Examples 1 and 2 described later.
上述のように、本発明の方法によると従来のNBS法に比べてサンプルのロスを著しく低減することができるため、質量分析においてNBSラベル化ペプチドイオン検出率が大きく改善される。この効果によって、本発明は、特に血清や臓器の抽出液などの生体由来の試料を解析する場合に有用に用いることが可能になった。このような効果が実際に示された例を、後述の実験例3に示した。 As described above, according to the method of the present invention, the loss of the sample can be remarkably reduced as compared with the conventional NBS method, so that the NBS-labeled peptide ion detection rate is greatly improved in mass spectrometry. This effect makes it possible to use the present invention usefully when analyzing biological samples such as serum and organ extracts. An example in which such an effect is actually shown is shown in Experimental Example 3 to be described later.
さらに本発明によると、従来のNBS法に比べて定量性も大きく改善された。このような効果が実際に示された例を後述の実験例4に示した。 Furthermore, according to the present invention, the quantitativeness is greatly improved as compared with the conventional NBS method. An example in which such an effect is actually shown is shown in Experimental Example 4 to be described later.
(vi:還元・アルキル化工程)
本工程においては、従来の試薬及び反応条件を特に限定することなく用いると良い。なお、アルキル化反応は主にスルフヒドリル基に対して起こるが、イミダゾリル基やアミノ基などに対しても起こりうる。したがって、従来のNBS法では、システインのようにスルフヒドリル基を有するアミノ酸残基だけでなく、他のアミノ基を有するアミノ酸残基に対しても一部アルキル化反応が起こることがある。この結果、マススペクトルにおいて目的のペプチドのピークよりm/z=57大きいピーク(+57(m/z)のピーク)が見られることがある。一方本発明においては、本工程の反応溶液に尿素又はグアニジン塩酸塩が含まれている。これらはアミノ基を有する。そして、従来他のイミダゾリル基やアミノ基などを有するアミノ酸残基に対して起こっていた一部アルキル化反応が、本発明では反応系中に存在する尿素又はグアニジン塩酸塩のアミノ基に対して起こると考えられる。すなわち、従来法において起こっていた副反応のアルキル化が競合的に阻害されると考えられる。この結果、本発明によるとマススペクトルにおいて上記の+57(m/z)のピークがほとんど検出されなくなる。このような効果が実際に示された例を後述の実験例5に示した。
(Vi: Reduction / alkylation process)
In this step, conventional reagents and reaction conditions may be used without any particular limitation. The alkylation reaction mainly occurs on sulfhydryl groups, but can also occur on imidazolyl groups and amino groups. Therefore, in the conventional NBS method, not only an amino acid residue having a sulfhydryl group such as cysteine but also a partial alkylation reaction may occur on an amino acid residue having another amino group. As a result, in the mass spectrum, a peak larger than the peak of the target peptide by m / z = 57 (peak of +57 (m / z)) may be seen. On the other hand, in the present invention, urea or guanidine hydrochloride is contained in the reaction solution in this step. These have an amino group. In the present invention, a partial alkylation reaction that has conventionally occurred for amino acid residues having other imidazolyl groups or amino groups occurs for the amino group of urea or guanidine hydrochloride present in the reaction system. it is conceivable that. That is, it is thought that the alkylation of the side reaction which has occurred in the conventional method is competitively inhibited. As a result, according to the present invention, the +57 (m / z) peak is hardly detected in the mass spectrum. An example in which such an effect is actually shown is shown in Experimental Example 5 described later.
(vii:消化工程)
本工程においては、トリプシン消化を行う。本工程においては、変性剤である尿素又はグアニジン塩酸塩の存在下で行う。変性剤の濃度としては、尿素は0.08〜4M、好ましくは0.8M〜1.6Mとすることができる。また、グアニジン塩酸塩は0.06〜3M、好ましくは0.6Mとすることができる。本工程においては、トリプシンの構造安定化ならびに活性化のため、さらに5mM程度のCaCl2を加えておくことが望ましい。
(Vii: digestion process)
In this step, trypsin digestion is performed. This step is performed in the presence of urea or guanidine hydrochloride as a denaturing agent. As the concentration of the denaturing agent, urea can be 0.08 to 4M, preferably 0.8M to 1.6M. Guanidine hydrochloride may be 0.06 to 3M, preferably 0.6M. In this step, it is desirable to add about 5 mM of CaCl 2 in order to stabilize and activate trypsin structure.
本工程における変性剤は、前記再可溶化工程で用いられたものの試料中残存分を利用することができる。例えば、再可溶化工程及び還元・アルキル化工程終了後の試料にトリプシン消化バッファーを加え、所望の濃度になるようにすれば良い。消化のための他の条件として、pHはトリプシン酵素の至適pH近傍となるように調整する。また反応時間は、通常37℃で4〜16時間程度でよい。このようにして、ラベル化ペプチド断片と非ラベル化ペプチド断片とを含むペプチド混合物が得られる。 As the denaturing agent in this step, the residual amount in the sample of the one used in the resolubilization step can be used. For example, a trypsin digestion buffer may be added to the sample after completion of the resolubilization step and the reduction / alkylation step so as to obtain a desired concentration. As another condition for digestion, the pH is adjusted to be close to the optimum pH of the trypsin enzyme. The reaction time may usually be about 4 to 16 hours at 37 ° C. In this way, a peptide mixture containing labeled peptide fragments and unlabeled peptide fragments is obtained.
(viii:濃縮分離工程)
本工程においては、フェニル基を有する担体を用いることによって、上記ペプチド混合物から、ラベル化ペプチドを選択的に濃縮する。本工程は、π電子性化合物間に働くπ−π電子相互作用に起因する固有の選択性を利用している。すなわち、ラベル化ペプチドにおけるトリプトファンのインドール基及びニトロフェニルチオ基が有するπ電子と、担体におけるフェニル基が有するπ電子との相互作用によって、担体はラベル化ペプチドに対して優れた保持能力を発揮し、選択的な濃縮分離が可能になる。このような担体としては、Hi-Trap phenyl FF、Hi-Trap phenyl HP、Phenyl Sepharose 6 Fast Flow、Phenyl Sepharose High Performance、(以上、アマシャムバイオサイエンス社製)、YMC*GEL Ph(ワイエムシィ社製)などから適宜選択し、フェニルカラム(phenyl column)として使用することができる。
(Viii: concentration separation process)
In this step, the labeled peptide is selectively concentrated from the peptide mixture by using a carrier having a phenyl group. This step utilizes the inherent selectivity resulting from the π-π electron interaction acting between π-electron compounds. That is, the carrier exhibits an excellent holding ability with respect to the labeled peptide by the interaction between the π electrons of the indole group and nitrophenylthio group of tryptophan in the labeled peptide and the π electrons of the phenyl group in the carrier. , Selective enrichment separation becomes possible. Examples of such carriers include Hi-Trap phenyl FF, Hi-Trap phenyl HP, Phenyl Sepharose 6 Fast Flow, Phenyl Sepharose High Performance (above, manufactured by Amersham Biosciences), YMC * GEL Ph (manufactured by YMC) And can be used as a phenyl column.
一方、LH-20カラムを用いる従来のNBS法では、溶出画分に相当数の非ラベル化ペプチドが混在していた。本発明によると、混在する非ラベル化ペプチドの数が少なくなり、特に従来のNBS法で多数見られた1200-1700(m/z)近辺の非ラベル化ペプチドについては、ほとんど見られない。さらに従来のNBS法では、濃縮分離の際に、各ペプチドは溶出画分のほぼ全体に亘って溶出されていたが、本発明によると、各ペプチド同士もある程度分離が可能である。この結果、検出されるペプチドのカバー率も従来法に比べて優れている。このような効果が実際に示された例を、後述の実験例6に示した。 On the other hand, in the conventional NBS method using an LH-20 column, a considerable number of unlabeled peptides were mixed in the eluted fraction. According to the present invention, the number of mixed unlabeled peptides decreases, and in particular, almost no unlabeled peptides in the vicinity of 1200-1700 (m / z), which were found in large numbers in the conventional NBS method. Furthermore, in the conventional NBS method, each peptide is eluted over almost the entire eluted fraction during concentration separation. However, according to the present invention, each peptide can be separated to some extent. As a result, the coverage of the detected peptide is superior to that of the conventional method. An example in which such an effect is actually shown is shown in Experimental Example 6 described later.
(ix:質量分析工程)
上記工程(viii)によって濃縮分離されたラベル化ペプチドは、質量分析に供される。本発明における測定にMALDI型質量分析装置を用いる場合は、従来のNBS法において用いられていたMALDI-TOF型質量分析装置(例えば島津製作所製AXIMA-CFR)等に加え、MAIDI-IT-TOF型質量分析装置(例えば島津製作所製AXIMA-QIT)等も用いられる。
(Ix: Mass spectrometry process)
The labeled peptide concentrated and separated by the above step (viii) is subjected to mass spectrometry. When using a MALDI mass spectrometer for the measurement in the present invention, in addition to the MALDI-TOF mass spectrometer (for example, AXIMA-CFR manufactured by Shimadzu Corporation) used in the conventional NBS method, the MAIDI-IT-TOF type A mass spectrometer (for example, AXIMA-QIT manufactured by Shimadzu Corporation) is also used.
MALDI-TOF型質量分析装置を用いる場合、マトリックスとしては4-CHCA(α−シアノ−4−ヒドロキシ桂皮酸;α-cyano-4-hydroxycinnamic acid)等を用いる。一方、MAIDI-IT-TOF型質量分析装置を用いる場合、マトリックスとしては3-CHCA(α−シアノ−3−ヒドロキシ桂皮酸;α-cyano-3-hydroxycinnamic acid)又は3H4NBA(3−ヒドロキシ−4−ニトロ安息香酸;3-hydroxy-4-nitrobenzoic acid)を用いる。 When a MALDI-TOF mass spectrometer is used, 4-CHCA (α-cyano-4-hydroxycinnamic acid) or the like is used as a matrix. On the other hand, when a MAIDI-IT-TOF mass spectrometer is used, the matrix is 3-CHCA (α-cyano-3-hydroxycinnamic acid) or 3H4NBA (3-hydroxy-4- Nitrobenzoic acid (3-hydroxy-4-nitrobenzoic acid) is used.
これらの化合物は、質量分析用マトリックスとして用いるという目的において、当業者が適宜その使用形態を決定することができる。たとえば、これら化合物は、溶液として用いることが好ましい。例えば、1mg/ml〜飽和濃度の溶液として用いることができる。 These compounds can be appropriately used by those skilled in the art for the purpose of being used as a matrix for mass spectrometry. For example, these compounds are preferably used as a solution. For example, it can be used as a solution of 1 mg / ml to a saturated concentration.
このような溶液の調製に用いられる溶媒としては、アセトニトリル水溶液、トリフルオロ酢酸(TFA)水溶液、又はアセトニトリル−トリフルオロ酢酸(TFA)水溶液を用いることが好ましい。アセトニトリル水溶液又はアセトニトリル−TFA水溶液を用いる場合、アセトニトリルの濃度は特に限定されないが、90%以下、好ましくは50%程度用いることができる。TFA水溶液又はアセトニトリル−TFA水溶液を用いる場合、TFAの濃度も特に限定されないが、1%以下、好ましくは0.1%程度用いることができる。 As a solvent used for preparing such a solution, it is preferable to use an acetonitrile aqueous solution, a trifluoroacetic acid (TFA) aqueous solution, or an acetonitrile-trifluoroacetic acid (TFA) aqueous solution. When an acetonitrile aqueous solution or an acetonitrile-TFA aqueous solution is used, the concentration of acetonitrile is not particularly limited, but 90% or less, preferably about 50% can be used. When a TFA aqueous solution or acetonitrile-TFA aqueous solution is used, the concentration of TFA is not particularly limited, but 1% or less, preferably about 0.1% can be used.
4-CHCAの場合は、このような溶媒に溶解させることにより、1mg/ml〜飽和濃度、好ましくは10mg/mlのマトリックス溶液として用いることができる。
そして、3-CHCAは、このような溶媒に溶解させることにより1mg/ml〜飽和濃度、好ましくは10mg/mlのマトリックス溶液として用いることができる。
また、3H4NBAは、このような溶媒に溶解させることにより、1mg/ml〜飽和濃度のマトリックス溶液として、好ましくは、飽和濃度のマトリックス溶液として用いることができる。
In the case of 4-CHCA, it can be used as a matrix solution of 1 mg / ml to a saturated concentration, preferably 10 mg / ml, by dissolving in such a solvent.
And 3-CHCA can be used as a matrix solution of 1 mg / ml to a saturated concentration, preferably 10 mg / ml, by dissolving in such a solvent.
3H4NBA can be used as a matrix solution having a concentration of 1 mg / ml to a saturated concentration, preferably as a matrix solution having a saturated concentration, by dissolving in such a solvent.
なお、本明細書における、%で表された量の基準に関しては、特に断りのない限りv/v%とする。 In the present specification, the standard of the amount expressed in% is v / v% unless otherwise specified.
試料間で存在量に差があるペプチドの配列を同定するためには、感度の点から考えると、AXIMA-CFR(島津製作所製)のPSD解析よりも、四重極型イオントラップ(QIT)を搭載した質量分析装置例えばAXIMA-QIT(島津製作所製)を用いたMS/MS解析の方が望ましい。このようなイオントラップ型の質量分析装置の測定では標準的にDHB(2,5−ジヒドロキシ安息香酸:2,5-dihydroxy benzoic acid)がマトリックスとして使用されていた。しかしながら、DHBをマトリックスとして用いた場合は、NBSラベル化ペプチドはほとんど検出されない。そこで、本発明においてイオントラップ型の質量分析装置による測定を行う場合は、マトリックスとして3-CHCA又は3H4NBAを用いる。このことによって、NBSラベル化ペプチドの効率良いイオン化が可能になった。従って、本発明のNBSラベル化ペプチドのMS/MS解析効率は、従来のNBS法に比べて大きく改善された。このような効果が実際に示された例を、後述の実験例7に示した。 In order to identify peptide sequences that differ in abundance between samples, a quadrupole ion trap (QIT) can be used rather than PSD analysis of AXIMA-CFR (manufactured by Shimadzu Corporation) in terms of sensitivity. MS / MS analysis using an on-board mass spectrometer such as AXIMA-QIT (manufactured by Shimadzu Corporation) is preferable. In the measurement of such an ion trap type mass spectrometer, DHB (2,5-dihydroxy benzoic acid) is normally used as a matrix. However, when DHB is used as a matrix, NBS-labeled peptides are hardly detected. Therefore, in the present invention, when performing measurement with an ion trap mass spectrometer, 3-CHCA or 3H4NBA is used as a matrix. This enabled efficient ionization of the NBS-labeled peptide. Therefore, the MS / MS analysis efficiency of the NBS-labeled peptide of the present invention was greatly improved compared to the conventional NBS method. An example in which such an effect is actually shown is shown in Experimental Example 7 to be described later.
本発明においては、マトリックスとして3−ヒドロキシ−4−ニトロ安息香酸(3H4NBA)を用いる場合に、3H4NBAをα−シアノ−4−ヒドロキシケイ皮酸(4-CHCA)と組み合わせた混合マトリックスとして用いることが好ましい。(以下本明細書において、4-CHCAを組み合わせて用いずに単独で使用するマトリックスと、4-CHCAを組み合わせて用いる混合マトリックスとを、単にマトリックスと記載することがある。) In the present invention, when 3-hydroxy-4-nitrobenzoic acid (3H4NBA) is used as the matrix, 3H4NBA is used as a mixed matrix in combination with α-cyano-4-hydroxycinnamic acid (4-CHCA). preferable. (Hereinafter, in this specification, a matrix that is used alone without using 4-CHCA in combination and a mixed matrix that is used in combination with 4-CHCA may be simply referred to as a matrix.)
3H4NBAと4-CHCAとの組み合わせの比率は、特に制限はないが、例えば以下のような量的関係で組み合わせることができる。
3H4NBAは、すでに述べたような量で調製することができる。すなわち、1mg/ml〜飽和濃度の溶液として、例えばアセトニトリル水溶液、TFA水溶液又はアセトニトリル−TFA水溶液を溶媒とした場合、1mg/ml〜飽和濃度、好ましくは飽和濃度の3H4NBA溶液として調製することができる。
一方、4-CHCAも、すでに述べたような量で調製することができる。すなわち、1mg/ml〜飽和濃度の溶液として、アセトニトリル水溶液、TFA水溶液又はアセトニトリル−TFA水溶液を溶媒として用いる場合は、1mg/ml〜飽和濃度、好ましくは10mg/mlの4-CHCA溶液として調製することができる。
以上のように調製された双方の溶液を、好ましくは1:10〜10:1、より好ましくは1:3〜3:1、例えば1:1の体積比で混合して用いる。
The ratio of the combination of 3H4NBA and 4-CHCA is not particularly limited, but can be combined in the following quantitative relationship, for example.
3H4NBA can be prepared in the amounts already mentioned. That is, as a solution having a concentration of 1 mg / ml to a saturated concentration, for example, an acetonitrile aqueous solution, a TFA aqueous solution, or an acetonitrile-TFA aqueous solution is used as a solvent, it can be prepared as a 3H4NBA solution having a concentration of 1 mg / ml to a saturated concentration.
On the other hand, 4-CHCA can also be prepared in the amount already mentioned. That is, when an acetonitrile aqueous solution, TFA aqueous solution, or acetonitrile-TFA aqueous solution is used as a solvent as a solution of 1 mg / ml to a saturated concentration, it should be prepared as a 4-CHCA solution of 1 mg / ml to a saturated concentration, preferably 10 mg / ml. Can do.
Both solutions prepared as described above are preferably used in a volume ratio of 1:10 to 10: 1, more preferably 1: 3 to 3: 1, for example 1: 1.
従来のマトリックス4-CHCAは、MALDI-IT、MALDI-IT-TOF、MALDI-FTICR装置など、イオン化からイオンの検出までの時間が長いMALDI装置での測定において、測定試料の自己崩壊を生ぜしめるという欠点はあるが、測定の感度には優れており、また、質量分析試料においてレーザーを当てる最適スポットを探すのが容易であるという利点を有する。 The conventional matrix 4-CHCA causes self-disintegration of the measurement sample in measurements with MALDI devices such as MALDI-IT, MALDI-IT-TOF, and MALDI-FTICR devices that require a long time from ionization to ion detection. Despite its drawbacks, it has excellent measurement sensitivity and has the advantage that it is easy to find the optimum spot to which a laser is applied in a mass spectrometry sample.
一方、本発明のマトリックス3H4NBAは、すでに述べたように、測定試料の自己崩壊の進行を抑えることができるとともに、疎水性試料、特にNBSでラベル化されたペプチドの特異的なイオン化を達成することができるという利点を有する。そして、本発明のマトリックス3H4NBAが、4-CHCAと組み合わされることによって、双方のマトリックスが有する利点の相乗効果が奏される。すなわち、3H4NBAが単独でも有する特異的検出能を確保したまま、4-CHCAが有する高感度検出能がさらに伴い、より解析効率に優れた質量分析を行うことが可能になる。このような効果が実際に示された例を、後述の実験例8及び9に示した。 On the other hand, the matrix 3H4NBA of the present invention can suppress the progress of self-disintegration of the measurement sample and achieve specific ionization of the hydrophobic sample, particularly the peptide labeled with NBS, as already described. Has the advantage of being able to Then, when the matrix 3H4NBA of the present invention is combined with 4-CHCA, a synergistic effect of the advantages of both matrices is achieved. That is, it is possible to perform mass spectrometry with higher analytical efficiency with the high sensitivity detection capability of 4-CHCA while securing the specific detection capability of 3H4NBA alone. Examples in which such effects are actually shown are shown in Experimental Examples 8 and 9 to be described later.
以下に、具体的な本発明のプロトコルを示す。このプロトコルは、状態1及び状態2の試料各々100μgの処理について記載する。(NBSCl及びNBSラベル化ペプチドは、本プロトコルを通してできる限り遮光する。)なお、このプロトコル及び後に示す実験例において%で表された量の基準に関しては、すでに述べたように、特に断りのない限りv/v%とする。 The specific protocol of the present invention is shown below. This protocol describes the treatment of 100 μg each of state 1 and state 2 samples. (NBSCl and NBS-labeled peptides should be shielded as much as possible through this protocol.) As mentioned above, unless otherwise specified, the standards for amounts expressed in% in this protocol and the experimental examples shown below are as follows. v / v%.
[試料の可溶化(状態1及び状態2の試料について別々に行う)]
1.“状態1”及び“状態2”の試料をそれぞれ100μg用意する。
2.両試料を凍結乾燥する。(或いは、真空濃縮機を用いて乾固する。)
3.両試料を変性バッファー(5mM EDTAを含む8M尿素水溶液、又は5mM EDTAを含む6Mグアニジン塩酸塩水溶液)25μlに溶解する。
4.ボルテックスミキサーでよく攪拌する。
[Solubilization of samples (separately performed for samples in states 1 and 2)]
1. Prepare 100 μg each of “State 1” and “State 2” samples.
2. Both samples are lyophilized. (Alternatively, dry using a vacuum concentrator.)
3. Both samples are dissolved in 25 μl of denaturation buffer (8M urea aqueous solution containing 5 mM EDTA or 6M guanidine hydrochloride aqueous solution containing 5 mM EDTA).
4). Stir well with a vortex mixer.
[NBSClによるトリプトファン残基のラベル化(状態1及び状態2の試料について別々に行う)]
1.NBS試薬(light)溶液(0.17mgのNBSCl(light)を含む酢酸溶液)25μlを“状態1”の試料に加え、ボルテックスミキサーで攪拌する。
別途、NBS試薬(heavy)溶液(0.17mgのNBSCl(heavy)を含む酢酸溶液)25μlを“状態2”の試料に加え、ボルテックスミキサーで攪拌する。
2.両試料について、静かに攪拌しながら1時間インキュベートする。
[Laboratory labeling of tryptophan residues by NBSCl (performed separately for the state 1 and state 2 samples)]
1. Add 25 μl of NBS reagent (light) solution (acetic acid solution containing 0.17 mg of NBSCl (light)) to the “state 1” sample and stir with a vortex mixer.
Separately, 25 μl of NBS reagent (heavy) solution (acetic acid solution containing 0.17 mg of NBSCl (heavy)) is added to the “state 2” sample and stirred with a vortex mixer.
2. Incubate both samples for 1 hour with gentle agitation.
[反応溶液の脱塩及び過剰のNBS試薬の除去(本工程で、2種のラベル化試料を混合する)]
1.LH-20カラム(LH-20 500μlを30% アセトニトリル水溶液であらかじめ平衡化する。)を用意し、上澄をレジン層の高さまで自然落下させる。
2.混合試料(NBSCl(light) によってラベル化された試料とNBSCl(heavy)によってラベル化された試料との混合物、合計100μl)を静かにカラムにアプライする。(素通り画分は廃棄する。)
3.カラムを30% アセトニトリル水溶液100μlで洗浄する。
4.脱塩された試料を30% アセトニトリル水溶液200μlで溶出する。
5.溶出画分を凍結乾燥する。
[Desalination of reaction solution and removal of excess NBS reagent (mixing two kinds of labeled samples in this step)]
1. Prepare an LH-20 column (500 μl of LH-20 equilibrated in advance with 30% acetonitrile in water) and let the supernatant fall down to the height of the resin layer.
2. Gently apply the mixed sample (mixture of sample labeled with NBSCl (light) and sample labeled with NBSCl (heavy), total 100 μl) to the column. (Discard the flow-through fraction.)
3. The column is washed with 100 μl of 30% aqueous acetonitrile.
4). Elute the desalted sample with 200 μl of 30% aqueous acetonitrile.
5. Lyophilize the eluted fraction.
[還元・アルキル化]
1. 50mM Tris HCl (pH8.8)を含む8M尿素水溶液、又は50mM Tris HCl (pH8.8)を含む6Mグアニジン塩酸塩水溶液48μl中に試料を溶解する。
2.還元溶液(200mM TCEP水溶液)1μlを加え、静かに攪拌する。
3.37℃で30分インキュベートする。
4.アルキル化溶液(500mMヨードアセトアミド水溶液)1μlを加え、静かに攪拌する。
5.室温で45分インキュベートする。
[Reduction / Alkylation]
1. Dissolve the sample in 48 μl of 8 M urea aqueous solution containing 50 mM Tris HCl (pH 8.8) or 6 M guanidine hydrochloride aqueous solution containing 50 mM Tris HCl (pH 8.8).
2. Add 1 μl of reducing solution (200 mM TCEP aqueous solution) and gently stir.
3. Incubate at 37 ° C for 30 minutes.
4). Add 1 μl of alkylating solution (500 mM iodoacetamide in water) and gently stir.
5. Incubate for 45 minutes at room temperature.
[トリプシン消化]
1.10μgのトリプシン(プロメガ社製、sequencing grade)を、消化バッファー(50mM Tris HCl (pH7.8)、5mM CaCl2)450μlに溶解する。
2.トリプシン溶液を試料に加えてピペッティングして静かに混ぜる。
3.37℃で4〜16時間インキュベートする。
4.カラムにロードする前に1% TFA水溶液を50μl(終濃度0.1%)加える。或いは、TFAの代わりに塩酸を用いても良い。この場合、塩酸の終濃度が10mMとなるように調整すると良い。
[Trypsin digestion]
1. Dissolve 10 μg trypsin (Promega, sequencing grade) in 450 μl of digestion buffer (50 mM Tris HCl (pH 7.8), 5 mM CaCl 2 ).
2. Add trypsin solution to the sample and pipette to mix gently.
3. Incubate at 37 ° C for 4-16 hours.
4). Add 50 μl (0.1% final concentration) of 1% TFA aqueous solution before loading onto the column. Alternatively, hydrochloric acid may be used instead of TFA. In this case, the final concentration of hydrochloric acid is preferably adjusted to 10 mM.
[ラベル化ペプチドの濃縮]
1.Phenyl SepharoseTM High Performance(アマシャムバイオサイエンス社製)などのフェニルカラム(phenyl column)1mlをオープンカラムに充填する。
2.水5ml、その後に0.1% TFA 水溶液5mlによってカラムを平衡化する。
3.消化した試料550μlをカラムにアプライする。(この際の溶出液を“Flow-through”画分として分取する。)
4.カラムを0.1% TFA水溶液 1mlで洗浄する。(この際の溶出液を“Wash”画分として分取する。)
この操作を後2回繰り返す。(全部で3回行う。)
5.溶出バッファー(10% アセトニトリルを含む0.1% TFA水溶液)0.5mlで溶出し、(この際の溶出液を“Elute”画分として分取する。)この操作をもう一度繰り返す。
6.工程5を、アセトニトリルの濃度を5%ずつ上げながら40%になるまで繰り返す。
7.(任意工程:必要に応じて行う。)MS分析のために、“Flow-through”画分及び“Wash”画分からZipTipを用いてペプチドを脱塩及び濃縮する。
8.“Elute”画分を真空濃縮機によって乾固する。MS分析又はHPLC等を用いた更なる分離のために、乾固した試料を5〜50μl程度の量の0.1% TFA水溶液に懸濁する。
なお、ラベル化ペプチドの濃縮において用いられる0.1% TFA 水溶液の代わりに塩酸を用いても良い。この場合、塩酸の濃度は10mMとなるように調整すると良い。
[Concentration of labeled peptide]
1. Fill an open column with 1 ml of a phenyl column such as Phenyl Sepharose ™ High Performance (Amersham Biosciences).
2. The column is equilibrated with 5 ml of water followed by 5 ml of 0.1% aqueous TFA.
3. Apply 550 μl of digested sample to the column. (The eluate at this time is collected as a “Flow-through” fraction.)
4). Wash the column with 1 ml of 0.1% TFA aqueous solution. (The eluate at this time is collected as a “Wash” fraction.)
This operation is repeated twice later. (Do three times in total.)
5. Elute with 0.5 ml of elution buffer (0.1% TFA aqueous solution containing 10% acetonitrile) (collect the eluate as “Elute” fraction) and repeat this procedure.
6). Step 5 is repeated until the concentration of acetonitrile is increased by 5% to 40%.
7). (Optional step: Perform as needed.) For MS analysis, desalt and concentrate peptides from the “Flow-through” and “Wash” fractions using ZipTip.
8). The “Elute” fraction is dried by a vacuum concentrator. For further separation using MS analysis or HPLC, the dried sample is suspended in a 0.1% TFA aqueous solution in an amount of about 5 to 50 μl.
In addition, hydrochloric acid may be used in place of the 0.1% TFA aqueous solution used in the concentration of the labeled peptide. In this case, the concentration of hydrochloric acid is preferably adjusted to 10 mM.
[質量分析]
試料はこのままMS解析に用いても良いし、HPLCなどを利用してさらに分画しても良い。MALDI-MS測定を行う場合は、試料をマトリックス溶液と混ぜ、MS測定を行う。
[Mass spectrometry]
The sample may be used for MS analysis as it is, or may be further fractionated using HPLC or the like. When performing MALDI-MS measurement, mix the sample with the matrix solution and perform MS measurement.
さらに本発明は、2−ニトロ[13C6]ベンゼンスルフェニルクロリド、2−ニトロ[12C6]ベンゼンスルフェニルクロリド、及びフェニル基を有する担体を含むキットを提供する。ここで、2−ニトロ[13C6]ベンゼンスルフェニルクロリド、2−ニトロ[12C6]ベンゼンスルフェニルクロリドは、上記ラベル化工程(iii)を実施するためのラベル化試薬として用いる。フェニル基を有する担体は、上記濃縮分離工程(viii)を実施するために用いる。 Furthermore, the present invention provides a kit comprising 2-nitro [ 13 C 6 ] benzenesulfenyl chloride, 2-nitro [ 12 C 6 ] benzenesulfenyl chloride, and a carrier having a phenyl group. Here, 2-nitro [13 C 6] benzene sulfenyl chloride, 2-nitro [12 C 6] benzene sulfenyl chloride, Ru used as labeling reagents for carrying out the above SL labeling step (iii). The carrier having a phenyl group, Ru used to implement the above concentration and separation step (viii).
従って、本発明のキットは、タンパク質の網羅的定量解析を行うための、例えば上述のプロトコルを実施するために使用することができる。
すなわち、本発明のキットは、上記ラベル化工程(iii)を実施するためのラベル化試薬である2−ニトロ[13C6]ベンゼンスルフェニルクロリド(NBSCl(heavy);NBS(heavy)試薬)及び2−ニトロ[12C6]ベンゼンスルフェニルクロリド(NBSCl(light) ;NBS(light)試薬)と、上記濃縮分離工程(viii)を実施するためのフェニル基を有する担体を含み、好ましくは、変性剤及び/又はマトリックスをさらに含む。また、本発明のキットは、上述の本発明の方法において用いられる各種溶媒を含んでも良い。
Therefore, the kit of the present invention can be used to carry out comprehensive quantitative analysis of proteins, for example, to carry out the above-described protocol.
That is, the kit of the present invention comprises 2-nitro [ 13 C 6 ] benzenesulfenyl chloride (NBSCl (heavy); NBS (heavy) reagent) which is a labeling reagent for carrying out the labeling step (iii) and 2-nitro [12 C 6] benzene sulfenyl chloride; wherein the (NBSCl (light) NBS (light ) reagent), the carrier having a phenyl group for carrying out the concentration and separation step (viii), preferably modified Further comprising an agent and / or a matrix. The kit of the present invention may contain various solvents used in the above-described method of the present invention.
変性剤は、上記可溶化工程(ii)及び再可溶化工程(v)を実施するために用いることができる。従って変性剤としては、上記可溶化工程(ii)及び再可溶化工程(v)で述べたような、尿素又はグアニジン塩酸塩が好ましい。また変性剤は、上記可溶化工程(ii)及び再可溶化工程(v)で述べたような溶媒に溶解していても良い。例えば変性剤をグアニジン塩酸塩とする場合など、溶媒に溶解させたものとして提供することができる。このとき、1.5M〜飽和濃度、好ましくは1.5〜8M、より好ましくは6Mの濃度のグアニジン塩酸塩水溶液とすることができる。変性剤として尿素を溶媒に溶解させたものとする場合は、2M〜飽和濃度、好ましくは2〜10M、より好ましくは8Mの濃度の尿素水溶液とすることができる。 The denaturing agent can be used to carry out the solubilization step (ii) and the resolubilization step (v). Accordingly, as the denaturing agent, urea or guanidine hydrochloride as described in the solubilization step (ii) and the resolubilization step (v) is preferable. The denaturing agent may be dissolved in the solvent described in the solubilization step (ii) and the resolubilization step (v). For example, when the modifying agent is guanidine hydrochloride, it can be provided as dissolved in a solvent. At this time, an aqueous guanidine hydrochloride solution having a concentration of 1.5 M to a saturated concentration, preferably 1.5 to 8 M, more preferably 6 M can be obtained. When urea is dissolved in a solvent as a denaturing agent, an aqueous urea solution having a concentration of 2M to a saturated concentration, preferably 2 to 10M, more preferably 8M can be used.
マトリックスは、上記質量分析工程(ix)を実施するために用いることができる。従ってマトリックスとしては、上記質量分析工程(ix)で述べたような、4-CHCA(α−シアノ−4−ヒドロキシ桂皮酸)、3-CHCA(α−シアノ−3−ヒドロキシ桂皮酸)、及び3H4NBA(3−ヒドロキシ−4−ニトロ安息香酸)から選ばれることが好ましい。また、混合マトリックスとして用いるための、3H4NBAと4-CHCAとのセットであることも好ましい。 The matrix can be used for performing the mass spectrometry step (ix). Therefore, as the matrix, 4-CHCA (α-cyano-4-hydroxycinnamic acid), 3-CHCA (α-cyano-3-hydroxycinnamic acid), and 3H4NBA as described in the mass spectrometric step (ix) are used. It is preferably selected from (3-hydroxy-4-nitrobenzoic acid). Moreover, it is also preferable that it is a set of 3H4NBA and 4-CHCA for use as a mixed matrix.
またこれらマトリックス及び補助マトリックスは、上記質量分析工程(ix)で述べたような溶媒に溶解していても良い。例えば、1mg/ml〜飽和濃度の溶液とすることができる。アセトニトリル水溶液、TFA水溶液又はアセトニトリル−TFA水溶液を溶媒とした場合は、α−シアノ−3−ヒドロキシケイ皮酸は、1mg/ml〜飽和濃度、好ましくは10mg/ml、3−ヒドロキシ−4−ニトロ安息香酸は、1mg/ml〜飽和濃度、好ましくは飽和濃度、α−シアノ−4−ヒドロキシケイ皮酸は、1mg/ml〜飽和濃度、好ましくは10mg/mlの溶液とすることができる。また、これら溶液のうち、3−ヒドロキシ−4−ニトロ安息香酸の溶液と、α−シアノ−4−ヒドロキシケイ皮酸の溶液とが、好ましくは1:10〜10:1、より好ましくは1:3〜3:1、例えば1:1の体積比で混合された混合溶液とすることもできる。 These matrices and auxiliary matrices may be dissolved in a solvent as described in the mass spectrometry step (ix). For example, it can be set as a solution of 1 mg / ml to a saturated concentration. When an acetonitrile aqueous solution, TFA aqueous solution or acetonitrile-TFA aqueous solution is used as a solvent, α-cyano-3-hydroxycinnamic acid is 1 mg / ml to saturated concentration, preferably 10 mg / ml, 3-hydroxy-4-nitrobenzoic acid. The acid can be a solution having a concentration of 1 mg / ml to a saturated concentration, preferably a saturated concentration, and α-cyano-4-hydroxycinnamic acid can be a solution having a concentration of 1 mg / ml to a saturated concentration, preferably 10 mg / ml. Among these solutions, a solution of 3-hydroxy-4-nitrobenzoic acid and a solution of α-cyano-4-hydroxycinnamic acid are preferably 1:10 to 10: 1, more preferably 1: A mixed solution mixed in a volume ratio of 3 to 3: 1, for example, 1: 1 may be used.
さらに本発明のキットは、脱塩用カラム及び脱塩用カラム充填ゲル、還元試薬及びアルキル化試薬、トリプシン、及び、上記フェニル基を有する担体を充填するカラムをさらに含んでも良い。脱塩用カラム及び脱塩用カラム充填ゲルは、例えば上述の脱塩工程(iv)を実施するために用いることができる。還元試薬及びアルキル化試薬は、例えば上記還元・アルキル化工程(vi)を実施するために用いることができる。トリプシンは、例えば上記消化工程(vii)を行うために用いることができる。上記フェニル基を有する担体を充填するカラムは、例えば上記濃縮分離工程(viii)のために用いることができる。すなわち、上記フェニル基を有する担体を充填するカラムを濃縮用カラムとして、上記フェニル基を有する担体を濃縮用カラム充填ゲルとして用いることができる。 Furthermore, the kit of the present invention may further include a desalting column and a desalting column packed gel, a reducing reagent and an alkylating reagent, trypsin, and a column packed with the above-mentioned carrier having a phenyl group. The desalting column and the desalting column-packed gel can be used, for example, to carry out the desalting step (iv) described above. The reducing reagent and the alkylating reagent can be used, for example, for carrying out the above-described reduction / alkylation step (vi). Trypsin can be used, for example, to perform the digestion step (vii). The column packed with the above-mentioned carrier having a phenyl group can be used, for example, for the concentration and separation step (viii). That is, the column packed with the carrier having a phenyl group can be used as a concentration column, and the carrier having the phenyl group can be used as a concentration column-packed gel.
本発明のキットによって、上述した本発明のタンパク質の網羅的定量解析を行うことができ、したがって、本発明の方法においてすでに述べたような以下の効果が得られる。
・試料ロスの低下
・+57(m/z)バンドの減少
・非ラベル化ペプチド混入率の低下
・各ペプチドの分離効率の向上
・QITを用いたMS/MS解析の実現
・検出できるペアピーク数の増加
・プロトコル通算での作業時間の短縮
・定量性の改善
The kit of the present invention enables comprehensive quantitative analysis of the above-described protein of the present invention, and therefore the following effects as already described in the method of the present invention can be obtained.
・ Decrease of sample loss ・ Reduction of +57 (m / z) band ・ Decrease of unlabeled peptide contamination ・ Improvement of separation efficiency of each peptide ・ Realization of MS / MS analysis using QIT ・ Number of detectable pair peaks Increase work time, shorten total work time, and improve quantification
上述した本発明のプロトコルの一部の工程又は全部の工程を用いて、本発明の効果を示した実験例を、以下に示す。 Experimental examples showing the effects of the present invention using some or all of the steps of the protocol of the present invention described above are shown below.
<実験例1>
モデルタンパク質として精製タンパク質4種類(オボアルブミンovalbumin(Ova)、グリセルアルデヒド−3−ホスフェートデヒドロゲナーゼglyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase(G3P)、リゾチームlysozyme(Lys)、及びα−ラクトアルブミンα-lactalbumin(α-lact)、すべてSIGMA社製)を各25μg用意し、混合して合計100μgとしたものをコントロールサンプル(C)とした。
<Experimental example 1>
Four kinds of purified proteins (ovalbumin ovalbumin (Ova), glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase (G3P), lysozyme lysozyme (Lys), and α-lactalbumin α-lactalbumin (α- lact), all manufactured by SIGMA), and 25 μg of each were prepared and mixed to give a total of 100 μg as a control sample (C).
別途、サンプル(S)を2種類調製した。サンプル(S)のうち一方は、以下のようにして調製した。すなわち、上述のサンプル(C)と同じタンパク質混合物100μgを、従来のNBSプロトコルのように、5mM EDTAを含む0.1w/v % SDS水溶液で可溶化した後100℃で3分間加熱し、NBS(light)試薬を用いたラベル化及びLH-20カラムを用いた脱塩を行うことにより得た。なお、本実験例及び以下の実験例において記載する可溶化とは、SDS-PAGEのサンプル調製のために一般的に行われる可溶化とは別の工程である。 Separately, two types of samples (S) were prepared. One of the samples (S) was prepared as follows. That is, 100 μg of the same protein mixture as the above-mentioned sample (C) was solubilized with 0.1 w / v% SDS aqueous solution containing 5 mM EDTA as in the conventional NBS protocol, and then heated at 100 ° C. for 3 minutes, and NBS (light ) Labeling using a reagent and desalting using an LH-20 column. In addition, the solubilization described in the present experimental example and the following experimental example is a step different from the solubilization generally performed for the sample preparation of SDS-PAGE.
サンプル(S)のうちもう一方は、以下のようにして調製した。サンプル(C)と同じタンパク質混合物100μgに対し、上述と同様のSDS可溶化を行い、NBS(light)試薬を用いたラベル化を行った。また別途、サンプル(C)と同じタンパク質混合物100μgに対し、上述と同様のSDS可溶化を行い、上述のNBS(light)試薬と等量のNBS(heavy)試薬を用いたラベル化を行った。そして、得られたNBS(light)ラベル化物とNBS(heavy)ラベル化物とを混合し、LH-20カラムによる脱塩を行った。 The other of the samples (S) was prepared as follows. SDS solubilization similar to that described above was performed on 100 μg of the same protein mixture as that of sample (C), and labeling was performed using an NBS (light) reagent. Separately, 100 μg of the same protein mixture as that of the sample (C) was subjected to SDS solubilization as described above, and was labeled using the same amount of NBS (heavy) reagent as the above NBS (light) reagent. Then, the obtained NBS (light) labeled product and NBS (heavy) labeled product were mixed, and desalting was performed using an LH-20 column.
別途、サンプル(G)を2種類調製した。いずれも、本発明のプロトコルのように5mM EDTAを含む6Mグアニジン塩酸塩水溶液を用いて可溶化した以外は上述のサンプル(S)の調製と同様に行うことにより得た。 Separately, two types of samples (G) were prepared. All were obtained in the same manner as in the preparation of the sample (S) described above except that it was solubilized using a 6M guanidine hydrochloride aqueous solution containing 5 mM EDTA as in the protocol of the present invention.
別途、サンプル(U)を2種類調製した。いずれも、本発明のプロトコルのように5mM EDTAを含む8M尿素水溶液を用いて可溶化した以外は上述のサンプル(S)の調製と同様に行うことにより得た。 Separately, two types of samples (U) were prepared. All were obtained by carrying out in the same manner as in the preparation of the sample (S) described above except that it was solubilized using an 8M urea aqueous solution containing 5 mM EDTA as in the protocol of the present invention.
上述のようにして得られたサンプル(C)、(S)、(G)及び(U)について、電気泳動を行った。サンプル(C)については、その10μgに相当する量をレーン1に展開した。一方、サンプル(S)、(G)及び(U)の各々については、その1/20に相当する量を展開した(レーン2〜7)。 Electrophoresis was performed on the samples (C), (S), (G), and (U) obtained as described above. For sample (C), an amount corresponding to 10 μg was developed in lane 1. On the other hand, for each of the samples (S), (G) and (U), an amount corresponding to 1/20 was developed (lanes 2 to 7).
電気泳動の結果を図1に示す。図1中、レーン1はコントロールサンプル(C);レーン2はNBS(light)ラベル化タンパク質のみを含むサンプル(S);レーン3はNBS(light)ラベル化タンパク質のみを含むサンプル(G);レーン4はNBS(light)ラベル化タンパク質のみを含むサンプル(U);レーン5はNBS(light)ラベル化タンパク質とNBS(heavy)ラベル化タンパク質とを等量混合したサンプル(S);レーン6はNBS(light)ラベル化タンパク質とNBS(heavy)ラベル化タンパク質とを等量混合したサンプル(G);レーン7はNBS(light)ラベル化タンパク質とNBS(heavy)ラベル化タンパク質とを等量混合したサンプル(U)についてのものである。図1のレーン3、4、6及び7の結果が示すように、可溶化のために変性剤であるグアニジン塩酸塩や尿素を用いると、サンプルをほとんどロスすることなく可溶性を保つことができることが示された。 The result of electrophoresis is shown in FIG. In FIG. 1, lane 1 is a control sample (C); lane 2 is a sample containing only NBS (light) labeled protein (S); lane 3 is a sample containing only NBS (light) labeled protein (G); lane 4 is a sample (U) containing only NBS (light) labeled protein; lane 5 is a sample (S) in which NBS (light) labeled protein and NBS (heavy) labeled protein are mixed in equal amounts; lane 6 is NBS (light) Sample in which equal amounts of labeled protein and NBS (heavy) labeled protein are mixed (G); Lane 7 is a sample in which equal amounts of NBS (light) labeled protein and NBS (heavy) labeled protein are mixed It is about (U). As shown in the results of lanes 3, 4, 6 and 7 in FIG. 1, when guanidine hydrochloride or urea, which is a denaturing agent, is used for solubilization, the sample can be kept soluble with almost no loss. Indicated.
<実験例2>
マウス(C57BL)の血清100μgを、コントロールサンプル(C)とした。
<Experimental example 2>
100 μg of mouse (C57BL) serum was used as a control sample (C).
別途、サンプル(S)を2種類調製した。サンプル(S)のうち一方は、以下のようにして調製した。すなわち、上述のサンプル(C)と同じマウス血清100μgを、従来のNBSプロトコルのように、0.5mM EDTAを含む0.1w/v % SDS水溶液で可溶化した後100℃で3分間加熱し、NBS(light)試薬を用いたラベル化を行った。また別途、サンプル(C)と同じマウス血清100μgを、上述と同様のSDS可溶化を行い、上述のNBS(light)試薬と等量のNBS(heavy)試薬を用いたラベル化を行った。そして、得られたNBS(light)ラベル化物とNBS(heavy)ラベル化物とを混合し、ラベル化混合物を得た。 Separately, two types of samples (S) were prepared. One of the samples (S) was prepared as follows. That is, 100 μg of the same mouse serum as the above sample (C) was solubilized with a 0.1 w / v% SDS aqueous solution containing 0.5 mM EDTA as in the conventional NBS protocol, and then heated at 100 ° C. for 3 minutes, and NBS ( light) Labeling was performed using a reagent. Separately, 100 μg of the same mouse serum as sample (C) was subjected to SDS solubilization in the same manner as described above, and labeled with the same amount of NBS (heavy) reagent as the above NBS (light) reagent. And the obtained NBS (light) labeled product and the NBS (heavy) labeled product were mixed to obtain a labeled mixture.
サンプル(S)のうちもう一方は、以下のようにして調製した。すなわち、マウス血清100μgに対し、上述と同様にしてラベル化混合物を調製し、さらにLH-20カラムによる脱塩を行うことにより得た。 The other of the samples (S) was prepared as follows. That is, a labeled mixture was prepared in the same manner as described above for 100 μg of mouse serum, and further obtained by desalting with an LH-20 column.
別途、サンプル(G)を2種類調製した。いずれも、本発明のプロトコルのように5mM EDTAを含む6Mグアニジン塩酸塩水溶液を用いて可溶化した以外は上述のサンプル(S)の調製と同様に行うことにより得た。 Separately, two types of samples (G) were prepared. All were obtained in the same manner as in the preparation of the sample (S) described above except that it was solubilized using a 6M guanidine hydrochloride aqueous solution containing 5 mM EDTA as in the protocol of the present invention.
別途、サンプル(U)を2種類調製した。いずれも、本発明のプロトコルのように5mM EDTAを含む8M尿素水溶液を用いて可溶化した以外は上述のサンプル(S)の調製と同様に行うことにより得た。 Separately, two types of samples (U) were prepared. All were obtained by carrying out in the same manner as in the preparation of the sample (S) described above except that it was solubilized using an 8M urea aqueous solution containing 5 mM EDTA as in the protocol of the present invention.
得られたサンプル(C)、(S)、(U)及び(G)について、電気泳動を行った。なお、サンプル(C)については、その10μgに相当する量をレーン2に、2μgに相当する量をレーン3に展開した。サンプル(S)、(U)及び(G)についてはいずれも、その1/20に相当する量を展開した(レーン4〜9)。 The obtained samples (C), (S), (U) and (G) were subjected to electrophoresis. As for sample (C), an amount corresponding to 10 μg was developed in lane 2 and an amount corresponding to 2 μg was developed in lane 3. Samples (S), (U) and (G) were all developed in an amount corresponding to 1/20 (lanes 4 to 9).
電気泳動の結果を図2に示す。図2中、レーン1は分子量マーカー、レーン2及び3はコントロールサンプル(C);レーン4はラベル化後のサンプル(S);レーン5はラベル化及び脱塩後のサンプル(S);レーン6はラベル化後のサンプル(U);レーン7はラベル化及び脱塩後のサンプル(U);レーン8はラベル化後のサンプル(G);レーン9はラベル化及び脱塩後のサンプル(G)についてのものである。図2のレーン6、7、8及び9の結果が示すように、可溶化のために変性剤であるグアニジン塩酸塩や尿素を用いると、サンプルをほとんどロスすることなく可溶性を保つことができることが示された。 The result of electrophoresis is shown in FIG. In FIG. 2, lane 1 is a molecular weight marker, lanes 2 and 3 are control samples (C); lane 4 is a sample after labeling (S); lane 5 is a sample after labeling and desalting (S); lane 6 Is labeled sample (U); lane 7 is labeled and desalted sample (U); lane 8 is labeled sample (G); lane 9 is labeled and desalted sample (G) ). As shown in the results of lanes 6, 7, 8, and 9 in FIG. 2, when guanidine hydrochloride or urea as a denaturing agent is used for solubilization, the sample can be kept soluble with almost no loss. Indicated.
<実験例3>
解析試料としてマウス肝臓の抽出液を用いた。この解析試料に対し、従来のNBSプロトコルに従って、SDSによる可溶化、ラベル化、脱塩、SDSによる再可溶化、還元・アルキル化及び消化の操作を行った。別途、解析試料に対し、本発明プロトコルに従って、尿素による可溶化、ラベル化、脱塩、尿素による再可溶化、還元・アルキル化及び消化の操作を行った。なお、いずれのラベル化操作においても、一方で、可溶化試料に対しNBS(light)試薬を用いてラベル化し;他方で、等量の可溶化試料に対しNBS(light)試薬と等量のNBS(heavy)試薬を用いてラベル化し;その後、得られた両ラベル化物を混合した。以下の実験例においても、ラベル化操作についてはこれと同様の操作を行う。得られたそれぞれの試料に対し、phenyl column(アマシャムバイオサイエンス社製カラム;HiTrap phenyl)を用いてNBSラベル化ペプチドの分離を行った。溶出は、アセトニトリルの段階濃度勾配により行い(具体的には、10〜40%の間で5%毎の7段階の濃度について行った。)、各濃度において2フラクションを分画した。
<Experimental example 3>
Mouse liver extract was used as an analysis sample. According to the conventional NBS protocol, this analysis sample was solubilized, labeled, desalted, resolubilized with SDS, reduced / alkylated, and digested. Separately, according to the protocol of the present invention, the analysis sample was solubilized, labeled, desalted, resolubilized with urea, reduced / alkylated, and digested. In any labeling operation, on the one hand, the solubilized sample is labeled with an NBS (light) reagent; on the other hand, an equal amount of the solubilized sample is equivalent to the NBS (light) reagent in the same amount. (Heavy) Reagent was used for labeling; then, both of the obtained labeled products were mixed. Also in the following experimental examples, the same labeling operation is performed. NBS-labeled peptides were separated from each of the obtained samples using phenyl column (Amersham Biosciences column; HiTrap phenyl). Elution was performed with a step concentration gradient of acetonitrile (specifically, it was carried out for 10 steps of 40% and 7 steps of concentration every 5%), and two fractions were fractionated at each concentration.
各溶出フラクション(EL1〜EL14)についてAXIMA-CFRを用いて解析し、観察されたペアピークの数を表1にまとめた。表中、(a)はSDSを用いた方法、(b)は尿素(Urea)を用いた方法についての結果を示す。 Each elution fraction (EL1 to EL14) was analyzed using AXIMA-CFR, and the number of observed pair peaks was summarized in Table 1. In the table, (a) shows the results for the method using SDS, and (b) shows the results for the method using urea.
この表が示すように、従来のNBSプロトコルのようにSDSを用いた方法では合計14のペアピークしか観察されなかったものが、本発明のプロトコルのように尿素を用いた方法では合計76のペアピークが観察された。また、表中のEL5のフラクション(すなわちアセトニトリル濃度20%)についてのマススペクトルを図3(a)及び(b)に示す。図中、矢印で示されるピークがラベル化ペプチドのペアピークである。 As this table shows, only 14 pair peaks were observed in the method using SDS as in the conventional NBS protocol, but 76 pair peaks in the method using urea as in the protocol of the present invention. Observed. Moreover, the mass spectrum about EL5 fraction (namely, acetonitrile concentration 20%) in a table | surface is shown to Fig.3 (a) and (b). In the figure, the peak indicated by the arrow is a paired peak of the labeled peptide.
<実験例4>
モデルタンパク質として精製タンパク質3種類(G3P、Lys及びα-lact)の混合物を用いた。この混合物に対し、従来のNBSプロトコルに従って、SDSによる可溶化、ラベル化、脱塩、SDSによる再可溶化、還元・アルキル化及び消化の操作を行った。別途混合物に対し、本発明のプロトコルに従って、塩酸グアニジンによる可溶化、ラベル化、脱塩、塩酸グアニジンによる再可溶化、還元・アルキル化及び消化の操作を行った。さらに別途混合物に対し、可溶化のために尿素を用いた以外は、上述の本発明のプロトコルに従った操作と同様の操作を行った。得られたそれぞれの試料に対し、phenyl columnを用いてNBSラベル化ペプチドの分離を行い、MS解析を行った。
<Experimental example 4>
A mixture of three types of purified proteins (G3P, Lys and α-lact) was used as a model protein. This mixture was solubilized with SDS, labeled, desalted, re-solubilized with SDS, reduced / alkylated and digested according to the conventional NBS protocol. Separately, the mixture was solubilized with guanidine hydrochloride, labeled, desalted, resolubilized with guanidine hydrochloride, reduced / alkylated, and digested according to the protocol of the present invention. Furthermore, the same operation as that according to the above-described protocol of the present invention was performed on the mixture, except that urea was used for solubilization. For each of the obtained samples, NBS-labeled peptides were separated using phenyl column, and MS analysis was performed.
得られたMSスペクトルについて、ペアピークそれぞれのモノアイソトピックピーク(monoisotopic peak)の面積比を定量し比較した。具体的には、ペアピークのうち、ピークが大きいほうの面積を100としたときの、ピークが小さいほうの相対面積を求め、これを定量性の指標として双方のスペクトルを比較した。その結果を表2に示す。表2が示すように、従来のNBSプロトコルのようにSDSを用いた方法ではピークの相対面積の平均値が80.3であるのに対し、本発明のプロトコルのようにグアニジン塩酸塩(GdnHCl)及び尿素(Urea)を用いた方法ではそれぞれ90.0、92.6であった。このことから、本発明によって定量性が大きく改善されたことが示された。 About the obtained MS spectrum, the area ratio of the monoisotopic peak (monoisotopic peak) of each pair peak was quantified and compared. Specifically, of the paired peaks, the relative area of the smaller peak when the area of the larger peak is defined as 100 was obtained, and both spectra were compared using this as an index of quantitativeness. The results are shown in Table 2. As shown in Table 2, the average value of the relative area of the peak is 80.3 in the method using SDS as in the conventional NBS protocol, whereas guanidine hydrochloride (GdnHCl) and urea are as in the protocol of the present invention. In the method using (Urea), they were 90.0 and 92.6, respectively. From this, it was shown that the quantitative property was greatly improved by the present invention.
さらに、ペアピークの面積比分散及び標準偏差を求めた。その結果も表2に示す。表2が示すように、分散については、従来のプロトコルのようにSDSを用いた方法では186.4であるのに対し、本発明のプロトコルのようにグアニジン塩酸塩及び尿素を用いた方法ではそれぞれ37.1、30.5であった。一方、標準偏差については、従来のプロトコルのようにSDSを用いた方法では13.7であるのに対し、本発明のプロトコルのようにグアニジン塩酸塩及び尿素を用いた方法ではそれぞれ6.1、5.5であった。分散及び標準偏差は値が小さいほど、データのばらつきが小さい。従って、本発明の方法によってこのようなばらつきも大きく改善されたことが示された。 Furthermore, the area ratio dispersion and standard deviation of the pair peak were obtained. The results are also shown in Table 2. As shown in Table 2, the dispersion is 186.4 in the method using SDS as in the conventional protocol, whereas it is 37.1 in the method using guanidine hydrochloride and urea as in the protocol of the present invention, respectively. 30.5. On the other hand, the standard deviation was 13.7 in the method using SDS as in the conventional protocol, whereas it was 6.1 and 5.5 in the method using guanidine hydrochloride and urea as in the protocol of the present invention, respectively. . The smaller the variance and the standard deviation, the smaller the data variation. Therefore, it was shown that such a variation was greatly improved by the method of the present invention.
<実験例5>
モデルタンパク質として精製タンパク質4種類(Ova、G3P、Lys及びα-lact)の混合物を用い、従来のNBSプロトコルに従って可溶化、ラベル化、脱塩、再可溶化、還元・アルキル化及び消化の操作を行った。一方、同じモデルタンパク質を用い、本発明のプロトコルに従って尿素による可溶化、ラベル化、脱塩、尿素による再可溶化、還元・アルキル化及び消化の操作を行った。さらに、両方のサンプルについてそれぞれphenyl columnを用いて分画し、従来のNBSプロトコルに従って操作を行うことよって調製されたものについて一画分を回収し、本発明のプロトコルに従って操作を行うことよって調製されたものについては、前記一画分に相当する画分を回収した。回収したそれぞれの画分を、AXIMA-CFRを用いて解析した。このとき得られた結果を図4(a)及び(b)に示す。図4中、(a)は従来のNBSプロトコルによる結果、(b)は本発明のプロトコルによる結果を表し、それぞれの図は、横軸に質量/電荷(Mass/Charge)、縦軸にイオンの相対強度を表す。図4の結果が示すように、従来法においては副反応のアルキル化が起こったことを示す+57(m/z)のピークが検出されるが、本発明の方法においてはそのようなピークは検出されない。
<Experimental example 5>
Using a mixture of four types of purified proteins (Ova, G3P, Lys, and α-lact) as model proteins, solubilization, labeling, desalting, resolubilization, reduction / alkylation and digestion are performed according to the conventional NBS protocol. went. On the other hand, using the same model protein, solubilization with urea, labeling, desalting, resolubilization with urea, reduction / alkylation and digestion were performed according to the protocol of the present invention. Furthermore, each sample was fractionated using phenyl column, and one fraction was collected from those prepared by operating according to the conventional NBS protocol, and prepared according to the protocol of the present invention. For the sample, a fraction corresponding to the one fraction was collected. Each collected fraction was analyzed using AXIMA-CFR. The results obtained at this time are shown in FIGS. 4 (a) and 4 (b). In FIG. 4, (a) shows the result by the conventional NBS protocol, (b) shows the result by the protocol of the present invention, and each figure shows the mass / charge (Mass / Charge) on the horizontal axis and the ion on the vertical axis. Represents relative intensity. As shown in the results of FIG. 4, in the conventional method, a +57 (m / z) peak indicating that a side reaction alkylation occurred was detected, but in the method of the present invention, such a peak is Not detected.
<実験例6>
モデルタンパク質として精製タンパク質4種類(Ova、G3P、Lys及びα-lact)の混合物を用い、従来のNBSプロトコルに従って可溶化、ラベル化、脱塩、再可溶化、還元・アルキル化、消化、及び濃縮カラム(LH-20)を用いたNBSラベル化ペプチド分離の操作を行った。代表的な溶出フラクションのマススペクトルを図5に示す。一方、同じモデルタンパク質を用い、本発明プロトコルに従って尿素による可溶化、ラベル化、脱塩、尿素による再可溶化、還元・アルキル化、消化、及びphenyl column(アマシャムバイオサイエンス社製カラム;HiTrap phenyl)を用いたNBSラベル化タンパク質分離の操作を行った。代表的な溶出フラクションのマススペクトルを図6に示す。
<Experimental example 6>
Using a mixture of 4 types of purified proteins (Ova, G3P, Lys and α-lact) as model proteins, solubilization, labeling, desalting, resolubilization, reduction / alkylation, digestion, and concentration according to conventional NBS protocols The operation of separating NBS-labeled peptides using a column (LH-20) was performed. A mass spectrum of a typical elution fraction is shown in FIG. On the other hand, using the same model protein, solubilization with urea, labeling, desalting, resolubilization with urea, reduction / alkylation, digestion, and phenyl column (Amersham Biosciences column; HiTrap phenyl) The operation of NBS-labeled protein separation using was performed. A mass spectrum of a typical elution fraction is shown in FIG.
それぞれの図は、横軸に質量/電荷(Mass/Charge)、縦軸にイオンの相対強度を表す。図5は、LH-20による全10フラクションのうち、1、3、5、7及び9番目のフラクション(Fr.1、Fr.3、Fr.5、Fr.7及びFr.9)についての結果である。図6は、phenyl columnによる全18フラクションのうち、1、4、7、10、12及び14番目のフラクション(Fr.1、Fr.4、Fr.7、Fr.10、Fr.12及びFr.14)についての結果である。図5及び図6の結果が示すように、本発明の方法においては、従来のNBS法において多数見られた1200-1700(m/z)近辺の非ラベル化ペプチドがほとんど検出されなかった。また、図5では1、2、4、9、10、12及び13番目のペプチド(図中に矢印で表記)が、測定対象となった溶出画分のほぼ全体にわたって溶出されていたが、図6では、それらのペプチドがある程度分離されて溶出された。 In each figure, the horizontal axis represents mass / charge (Mass / Charge), and the vertical axis represents the relative intensity of ions. Fig. 5 shows the results for the 1st, 3rd, 5th, 7th and 9th fractions (Fr.1, Fr.3, Fr.5, Fr.7 and Fr.9) of all 10 fractions by LH-20. It is. FIG. 6 shows the first, fourth, seventh, tenth, twelfth and fourteenth fractions (Fr.1, Fr.4, Fr.7, Fr.10, Fr.12 and Fr. It is a result about 14). As shown in the results of FIGS. 5 and 6, in the method of the present invention, almost no unlabeled peptide around 1200-1700 (m / z), which was frequently observed in the conventional NBS method, was detected. In FIG. 5, the first, second, fourth, ninth, tenth, twelfth and thirteenth peptides (indicated by arrows in the figure) were eluted over almost the entire eluted fraction. In 6, the peptides were separated to some extent and eluted.
<実験例7>
モデルタンパク質として精製タンパク質4種類(Ova、G3P、Lys及びα-lact)の混合物を用い、本発明のプロトコルに従って尿素による可溶化、ラベル化、脱塩、尿素による再可溶化、還元・アルキル化、消化、及びphenyl columnを用いたNBSラベル化ペプチド分離の操作を行った。次に、phenyl columnによって分画溶出した1フラクションを質量分析用試料として調製し、以下の3種のマトリックスについてそれぞれAXIMA-QITによる質量分析を行った。マトリックスとしては、従来用いられていたDHB、本発明において用いられる3-CHCA及び3H4NBAの3種を、それぞれ0.1%TFAを含む50%アセトニトリル水溶液を溶媒として、DHBと3-CHCAとはそれぞれ10mg/ml、3H4NBAは飽和溶液として用いた。調製した試料とマトリックス溶液とを等量混ぜ合わせ、AXIMA-QITにて測定した。このとき得られた結果を図7(a)〜(c)に示す。
<Experimental example 7>
Using a mixture of 4 types of purified proteins (Ova, G3P, Lys and α-lact) as model proteins, solubilization with urea, labeling, desalting, resolubilization with urea, reduction and alkylation according to the protocol of the present invention, Digestion and NBS-labeled peptide separation using phenyl column were performed. Next, one fraction eluted with phenyl column was prepared as a sample for mass spectrometry, and mass spectrometry by AXIMA-QIT was performed for each of the following three types of matrices. As the matrix, three types of DHB used conventionally, 3-CHCA and 3H4NBA used in the present invention were dissolved in 50% acetonitrile aqueous solution containing 0.1% TFA, respectively. ml, 3H4NBA was used as a saturated solution. An equal amount of the prepared sample and the matrix solution were mixed and measured with AXIMA-QIT. The results obtained at this time are shown in FIGS.
それぞれの図は、横軸に質量/電荷(Mass/Charge)、縦軸にイオンの相対強度を表し、図7(b)及び(c)において矢印(i)〜(iii)で示されるピークは、ラベル化ペプチドのペアピークである。図7(a)〜(c)が示すように、マトリックスとしてDHBを用いた場合(a)は、NBSラベル化ペプチドはほとんどイオン化されないためマススペクトル上で検出されないが、3-CHCA(b)や3H4NBA(c)を用いた場合は、NBSラベル化タンパク質が効率よくイオン化されたため、マススペクトル上での検出が可能になった。さらに、図7(b)で得られた矢印(i)で示されるペアピークのうちNBS(light)ラベル化ペプチドに相当する1198.53(m/z)に相当するイオンについてMS/MS解析した結果を図8に示す。 In each figure, the horizontal axis represents mass / charge (Mass / Charge), the vertical axis represents the relative intensity of ions, and the peaks indicated by arrows (i) to (iii) in FIGS. , A paired peak of labeled peptides. As shown in FIGS. 7A to 7C, when DHB is used as a matrix (a), NBS-labeled peptide is hardly detected because it is not ionized, but 3-CHCA (b) When 3H4NBA (c) was used, the NBS-labeled protein was efficiently ionized, so that detection on the mass spectrum became possible. Further, the results of MS / MS analysis of the ions corresponding to 1118.53 (m / z) corresponding to the NBS (light) labeled peptide among the paired peaks indicated by the arrow (i) obtained in FIG. It is shown in FIG.
<実験例8>
本実験例においては、NBS試薬によって修飾されたペプチドと非修飾ペプチドとの混合物を測定サンプルに用い、3H4NBAと4-CHCAとの混合マトリックスを用い、質量分析装置にて測定を行った。
<Experimental Example 8>
In this experimental example, a mixture of a peptide modified with an NBS reagent and an unmodified peptide was used as a measurement sample, and measurement was performed with a mass spectrometer using a mixed matrix of 3H4NBA and 4-CHCA.
測定サンプルは、以下のように調製した。
精製タンパク質4種類(オボアルブミン、グリセルアルデヒド−3−ホスフェイトデヒドロゲナーゼ、リゾチーム、α−ラクトアルブミン;全てSIGMA社製)を25μgずつ混合し合計100μgとしたものを2つ用意した。変性剤として終濃度8Mの尿素を用いて、それぞれの混合物についての可溶化及びNBS修飾試料混合物の再可溶化を行った以外は、「13CNBS Isotope Labeling キット」(島津製作所製)のプロトコルに従って測定サンプルを調製した。すなわち、一方をNBS Reagent (heavy)(2−ニトロ[13C6]ベンゼンスルフェニルクロリド)で標識修飾し、他方をNBS Reagent (light)(2−ニトロ[12C6]ベンゼンスルフェニルクロリド)で非標識修飾し、両修飾試料の混合、脱塩、尿素による再可溶化、還元、アルキル化、及びトリプシン消化を行った。消化後のサンプルをZipTipμ-C18で脱塩処理し、0.1%TFAを含む50%アセトニトリル水溶液4μlにより溶出したものを測定サンプルとした。このうち、0.5μlをマスプレート上に塗布した。
The measurement sample was prepared as follows.
Two types of purified proteins (ovalbumin, glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase, lysozyme, α-lactalbumin; all manufactured by SIGMA) were mixed at 25 μg each to give a total of 100 μg. Using urea final concentration 8M as modifiers, except for performing the re-solubilization of solubilization and NBS modified sample mixture for each of the mixtures, measured according to "13 CNBS Isotope Labeling Kit" (manufactured by Shimadzu Corporation) protocol Samples were prepared. That is, one is labeled with NBS Reagent (heavy) (2-nitro [ 13 C 6 ] benzenesulfenyl chloride) and the other is labeled with NBS Reagent (light) (2-nitro [ 12 C 6 ] benzenesulfenyl chloride). Unlabeled modification, mixing of both modified samples, desalting, resolubilization with urea, reduction, alkylation, and trypsin digestion were performed. The sample after digestion was desalted with ZipTipμ-C18 and eluted with 4 μl of 50% acetonitrile aqueous solution containing 0.1% TFA as a measurement sample. Of this, 0.5 μl was applied on a mass plate.
マトリックスとしては、以下のように調製したものを用いた。0.1%TFAを含む50%アセトニトリル水溶液を溶媒とし、3H4BA及び4-CHCAをそれぞれ溶解させた。3H4NBAは飽和溶液、4-CHCAは10mg/mlの溶液とした。このように調製した溶液を、1:1の体積比で混合し、マトリックス混合溶液を得た。あらかじめ用意しておいた測定サンプル塗布を行ったマスプレート上に、マトリックス混合溶液0.5μlを添加し、乾燥した後、イオントラップを持つMALDI-IT-TOF型質量分析装置(AXIMA-QIT、島津製作所製)及びイオントラップを持たないMALDI-TOF型質量分析装置(AXIMA-CFR plus、島津製作所製)にて測定を行った。 A matrix prepared as follows was used. 3H4BA and 4-CHCA were dissolved in 50% acetonitrile aqueous solution containing 0.1% TFA as a solvent. 3H4NBA was a saturated solution, and 4-CHCA was a 10 mg / ml solution. The solution thus prepared was mixed at a volume ratio of 1: 1 to obtain a matrix mixed solution. MALDI-IT-TOF mass spectrometer with ion trap (AXIMA-QIT, Shimadzu Corporation) after adding 0.5 μl of the matrix mixed solution to the mass plate with the measurement sample applied in advance and drying And a MALDI-TOF mass spectrometer (AXIMA-CFR plus, manufactured by Shimadzu Corporation) without an ion trap.
このとき得られたMSスペクトルを、図9に示す。図9中、横軸は質量/電荷(m/z)、縦軸はイオンの相対強度(%Int.)を表す。また、(a)は、イオントラップを持つAXIMA-QITで測定することによって得られたスペクトル、(b)は、イオントラップを持たないAXIMA-CFR plusで測定することによって得られたスペクトルである。図9において、矢印でマークされたピーク対は、NBS修飾されたペプチドのものであることを示している。それぞれのペアピークは、2つの修飾試薬NBS Reagent (heavy)(2−ニトロ[13C6]ベンゼンスルフェニルクロリド)とNBS Reagent (light)(2−ニトロ[12C6]ベンゼンスルフェニルクロリド)との質量差に相当する、m/z=6の差を有する。 The MS spectrum obtained at this time is shown in FIG. In FIG. 9, the horizontal axis represents mass / charge (m / z), and the vertical axis represents the relative intensity (% Int.) Of ions. Further, (a) is a spectrum obtained by measurement with AXIMA-QIT having an ion trap, and (b) is a spectrum obtained by measurement with AXIMA-CFR plus without an ion trap. In FIG. 9, the peak pair marked with an arrow indicates that the peptide is an NBS-modified peptide. Each paired peak is composed of two modifying reagents NBS Reagent (heavy) (2-nitro [ 13 C 6 ] benzenesulfenyl chloride) and NBS Reagent (light) (2-nitro [ 12 C 6 ] benzenesulfenyl chloride). It has a difference of m / z = 6 corresponding to the mass difference.
図9の(a)及び(b)のスペクトルを互いに比較してわかるように、両者でほとんど同じスペクトルが得られた。イオントラップを持つ質量分析装置とイオントラップを持たない質量分析装置とで、ほとんど同じスペクトルが得られるということは、イオントラップを持つ質量分析装置の測定において測定試料の自己崩壊が抑制されていることを示す。すなわち、本発明のマトリックス混合物を用いると、従来4-CHCAを単体でマトリックスとして用いたイオントラップ型質量分析装置(すなわちイオン化からイオンの検出までの時間が比較的長い質量分析装置)での測定において起こっていた、測定試料の自己崩壊が抑制されていることがわかった。また、検出されたピークは、そのほとんどがNBS修飾されたペプチドのペアピークであることから、マトリックス3H4NBAが単独で有する特異的検出能は、混合マトリックスを用いた場合でも保持されていることがわかった。 As can be seen by comparing the spectra of (a) and (b) of FIG. 9 with each other, almost the same spectra were obtained in both. The fact that almost the same spectrum can be obtained by a mass spectrometer with an ion trap and a mass spectrometer without an ion trap means that the self-disintegration of the measurement sample is suppressed in the measurement of the mass spectrometer with an ion trap. Indicates. That is, when the matrix mixture of the present invention is used, in the conventional measurement with an ion trap type mass spectrometer (ie, a mass spectrometer having a relatively long time from ionization to ion detection) using 4-CHCA alone as a matrix. It was found that the self-disintegration of the measurement sample that had occurred was suppressed. In addition, since most of the detected peaks were NBS-modified peptide pair peaks, it was found that the specific detectability of matrix 3H4NBA alone was retained even when a mixed matrix was used. .
<実験例9>
本実験例では、実験例8と同じ測定サンプルを用い、3H4NBA単独使用のマトリックス、及び3H4NBAと4-CHCAとの混合マトリックスを用いて、質量分析装置にて測定を行った。
<Experimental Example 9>
In this experimental example, the same measurement sample as in experimental example 8 was used, and measurement was performed with a mass spectrometer using a matrix using 3H4NBA alone and a mixed matrix of 3H4NBA and 4-CHCA.
実験例8と同じ試料を用い、同じ操作により4μlの溶出液を測定サンプルとして得た。このうち1μlを、0.1%TFA水溶液により1000倍希釈し、そのうちの0.5μlをマスプレート上に塗布した。 Using the same sample as in Experimental Example 8, 4 μl of eluate was obtained as a measurement sample by the same operation. Of this, 1 μl was diluted 1000-fold with a 0.1% TFA aqueous solution, and 0.5 μl of that was applied onto a mass plate.
マトリックスとしては、3H4NBA単独使用のマトリックス、及び3H4NBAと4-CHCAとを組み合わせた混合マトリックスを用いた。
3H4NBA単独使用のマトリックスについては、3H4NBAを、0.1%TFAを含む50%アセトニトリル水溶液に溶解し、飽和溶液とした。あらかじめ用意しておいた測定サンプル塗布を行ったマスプレート上に、この3H4NBA溶液を添加し、乾燥した後、MALDI-TOF型質量分析装置(AXIMA-CFR plus、島津製作所製)にて測定を行った。
3H4NBAと4-CHCAとの混合マトリックスについては、実験例8と同様の方法によって調製した。あらかじめ用意しておいた測定サンプル塗布を行ったマスプレート上に、この混合溶液を添加し、乾燥した後、MALDI-TOF型質量分析装置(AXIMA-CFR plus、島津製作所製)にて測定を行った。
As the matrix, a matrix using 3H4NBA alone and a mixed matrix combining 3H4NBA and 4-CHCA were used.
For the matrix using 3H4NBA alone, 3H4NBA was dissolved in 50% acetonitrile aqueous solution containing 0.1% TFA to obtain a saturated solution. This 3H4NBA solution is added to a mass plate with a measurement sample applied in advance, dried, and then measured with a MALDI-TOF mass spectrometer (AXIMA-CFR plus, manufactured by Shimadzu Corporation). It was.
A mixed matrix of 3H4NBA and 4-CHCA was prepared in the same manner as in Experimental Example 8. This mixed solution is added to a mass plate with a measurement sample applied in advance, dried, and then measured with a MALDI-TOF mass spectrometer (AXIMA-CFR plus, manufactured by Shimadzu Corporation). It was.
このとき得られたMSスペクトルを、図10に示す。図10中、横軸は質量/電荷(m/z)、縦軸はイオンの相対強度(%Int.)を表す。また、(a)は、マトリックスとして3H4NBAと4-CHCAとを混合して用いることによって得られたスペクトル、(b)は、マトリックスとして3H4NBAを用いることによって得られたスペクトルである。さらに図10において矢印でマークされたピーク対は、NBS修飾されたペプチドのものであることを示している。それぞれのペアピークは、2つのラベル化試薬NBS Reagent (heavy)(2−ニトロ[13C6]ベンゼンスルフェニルクロリド)とNBS Reagent l(ight)(2−ニトロ[12C6]ベンゼンスルフェニルクロリド)との質量差に相当する、m/z=6 の差を有する。 FIG. 10 shows the MS spectrum obtained at this time. In FIG. 10, the horizontal axis represents mass / charge (m / z), and the vertical axis represents the relative intensity (% Int.) Of ions. In addition, (a) is a spectrum obtained by using 3H4NBA and 4-CHCA as a matrix and (b) is a spectrum obtained by using 3H4NBA as a matrix. Further, the peak pair marked with an arrow in FIG. 10 indicates that the peptide is an NBS-modified peptide. Each paired peak consists of two labeling reagents, NBS Reagent (heavy) (2-nitro [ 13 C 6 ] benzenesulfenyl chloride) and NBS Reagent l (ight) (2-nitro [ 12 C 6 ] benzenesulfenyl chloride). M / z = 6, which corresponds to the mass difference between
図10の(a)及び(b)のスペクトルを互いに比較してわかるように、NBS修飾ペプチドのペアピークが、(a)において、(b)よりも感度良く検出されている。このことは、マトリックスとして3H4NBA に4-CHCAをさらに混合することによって、より感度良く検出することができるということを示す。すなわち、3H4NBAの、「質量分析においてNBS修飾ペプチドの特異的検出ができる」という特長はそのままに、さらに、4-CHCAの、「レーザーを当てる最適スポットを容易に探すことができる」状態で、「感度の良い測定をおこなうことができる」という特長が付加されたことが確認できた。 As can be seen by comparing the spectra of (a) and (b) in FIG. 10, a pair peak of the NBS-modified peptide is detected in (a) with higher sensitivity than in (b). This indicates that detection can be performed with higher sensitivity by further mixing 4-CHCA with 3H4NBA as a matrix. That is, while 3H4NBA has the feature that “specific detection of NBS-modified peptide can be performed in mass spectrometry”, 4-CHCA can be easily searched for the optimum spot to which a laser is applied. We were able to confirm that the feature that “highly sensitive measurement can be performed” was added.
以上の実験例8と実験例9との結果を合わせると、3H4NBAの特長である、「質量分析においてNBS修飾ペプチドの特異的検出ができる」こと及び「イオン化からイオンの検出までの時間が比較的長いイオントラップ型MALDI質量分析装置で測定してもサンプルの自己崩壊を抑制することができる」ことと、4-CHCAの特長である、「レーザーを当てる最適スポットを容易に探すことができる」状態で、「感度の良い測定をおこなうことができる」こととが同時に達成されたことが確認できた。 Combining the results of Experimental Example 8 and Experimental Example 9 described above, the characteristics of 3H4NBA are “specific detection of NBS-modified peptide in mass spectrometry” and “relative time from ionization to ion detection. It is possible to suppress the self-disintegration of the sample even if it is measured with a long ion trap type MALDI mass spectrometer ”, and the state that“ the best spot to shine the laser can be easily found ”is a feature of 4-CHCA Thus, it was confirmed that “a measurement with good sensitivity” was achieved at the same time.
Claims (11)
(ii)前記タンパク質試料Iを、尿素を変性剤として含む溶液中で可溶化するか、又はグアニジン塩酸塩を変性剤として含む溶液中で可溶化することによって、可溶化されたタンパク質試料Iを得て、
別途、前記タンパク質試料IIを、尿素を変性剤として含む溶液中で可溶化するか、又はグアニジン塩酸塩を変性剤として含む溶液中で可溶化することによって、可溶化されたタンパク質試料IIを得る工程と、
(iii)前記可溶化されたタンパク質試料Iを、2−ニトロ[13C6]ベンゼンスルフェニルクロリド及び2−ニトロ[12C6]ベンゼンスルフェニルクロリドのいずれか一方を用いてラベル化反応させることによって、ラベル化タンパク質試料Iを得て、
別途、前記可溶化されたタンパク質試料IIを、2−ニトロ[13C6]ベンゼンスルフェニルクロリド及び2−ニトロ[12C6]ベンゼンスルフェニルクロリドのいずれか他方を用いてラベル化反応させることによって、ラベル化タンパク質試料IIを得る工程と、
(iv)前記ラベル化タンパク質試料I及びラベル化タンパク質試料IIを、混合及び脱塩することによって、脱塩タンパク質試料混合物を得る工程と、
(v)前記脱塩タンパク質試料混合物を、尿素又はグアニジン塩酸塩を用いて再可溶化することによって、再可溶化されたタンパク質試料混合物を得る工程と、
(vi)前記再可溶化されたタンパク質試料混合物を還元・アルキル化することによって、還元・アルキル化されたタンパク質試料混合物を得る工程と、
(vii)前記還元・アルキル化されたタンパク質試料混合物を、尿素又はグアニジン塩酸塩の存在下でトリプシン消化することによって、ラベル化ペプチド断片と非ラベル化ペプチド断片とを含むペプチド混合物を得る工程と、
(viii)前記ペプチド混合物を、フェニル基を有する担体を用いて分離することによって、濃縮されたラベル化ペプチド断片を得る工程と、
(ix)前記濃縮されたラベル化ペプチド断片を質量分析する工程とを含む、タンパク質の網羅的定量解析方法。 (I) preparing a protein sample in two states, a protein sample I to be analyzed and a control protein sample II thereof;
(Ii) Solubilized protein sample I is obtained by solubilizing the protein sample I in a solution containing urea as a denaturant or solubilizing in a solution containing guanidine hydrochloride as a denaturant. And
Separately, the step of obtaining the solubilized protein sample II by solubilizing the protein sample II in a solution containing urea as a denaturant or solubilizing in a solution containing guanidine hydrochloride as a denaturant When,
(Iii) the solubilized protein sample I, 2-nitro [13 C 6] benzenesulfenyl chloride and 2-nitro [12 C 6] be labeled reaction using either benzene sulfenyl chloride To obtain a labeled protein sample I,
Separately, the solubilized protein sample II is subjected to a labeling reaction using one of 2-nitro [ 13 C 6 ] benzenesulfenyl chloride and 2-nitro [ 12 C 6 ] benzenesulfenyl chloride. Obtaining a labeled protein sample II;
(Iv) obtaining a desalted protein sample mixture by mixing and desalting the labeled protein sample I and labeled protein sample II;
(V) obtaining a resolubilized protein sample mixture by resolubilizing the desalted protein sample mixture with urea or guanidine hydrochloride;
(Vi) obtaining a reduced and alkylated protein sample mixture by reducing and alkylating the resolubilized protein sample mixture;
(Vii) obtaining a peptide mixture comprising a labeled peptide fragment and an unlabeled peptide fragment by trypsin digesting the reduced / alkylated protein sample mixture in the presence of urea or guanidine hydrochloride;
(Viii) separating the peptide mixture using a carrier having a phenyl group to obtain a concentrated labeled peptide fragment;
(Ix) A method for comprehensive quantitative analysis of protein, comprising mass spectrometry of the concentrated labeled peptide fragment.
に記載の方法。 The matrix is used as a solution having a concentration of 1 mg / ml to a saturated concentration.
The method described in 1.
解析すべきタンパク質試料I及びその対象タンパク質試料IIのいずれか一方をラベル化するためのラベル化試薬である2−ニトロ[13C6]ベンゼンスルフェニルクロリド、
前記解析すべきタンパク質I及びその対象タンパク質試料IIのいずれか他方をラベル化するためのラベル化試薬である2−ニトロ[12C6]ベンゼンスルフェニルクロリド、及び
ラベル化されたタンパク質試料I及びラベル化されたタンパク質試料IIのトリプシン消化により得られる、ラベル化ペプチド断片と非ラベル化ペプチド断片とを含むペプチド混合物を分離することによって、濃縮されたラベル化ペプチド断片を得るためのフェニル基を有する担体を含むキット。 A kit for performing the method according to any one of claims 1 to 6,
2-nitro [ 13 C 6 ] benzenesulfenyl chloride, which is a labeling reagent for labeling either the protein sample I to be analyzed or the target protein sample II ,
2-nitro [ 12 C 6 ] benzenesulfenyl chloride, which is a labeling reagent for labeling either the protein I to be analyzed or the target protein sample II , and
Labeled peptide fragments enriched by separating a peptide mixture comprising labeled peptide fragments and unlabeled peptide fragments obtained by trypsin digestion of labeled protein sample I and labeled protein sample II A kit comprising a carrier having a phenyl group to obtain
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