Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JP5636614B2 - Comparative analysis method of data obtained by LC-MALDI - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JP5636614B2 - Comparative analysis method of data obtained by LC-MALDI - Google Patents

Comparative analysis method of data obtained by LC-MALDI Download PDF

Info

Publication number
JP5636614B2
JP5636614B2 JP2010196367A JP2010196367A JP5636614B2 JP 5636614 B2 JP5636614 B2 JP 5636614B2 JP 2010196367 A JP2010196367 A JP 2010196367A JP 2010196367 A JP2010196367 A JP 2010196367A JP 5636614 B2 JP5636614 B2 JP 5636614B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
sample
precursor
precursor ions
ions
ion
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2010196367A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2012052940A (en
JP2012052940A5 (en
Inventor
吉田 昌樹
昌樹 吉田
常祥 黒岩
常祥 黒岩
大和 吉田
大和 吉田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Rikkyo Educational Corp
Original Assignee
Rikkyo Educational Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Rikkyo Educational Corp filed Critical Rikkyo Educational Corp
Priority to JP2010196367A priority Critical patent/JP5636614B2/en
Priority to PCT/JP2011/069885 priority patent/WO2012029900A1/en
Publication of JP2012052940A publication Critical patent/JP2012052940A/en
Publication of JP2012052940A5 publication Critical patent/JP2012052940A5/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5636614B2 publication Critical patent/JP5636614B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J49/00Particle spectrometers or separator tubes
    • H01J49/0027Methods for using particle spectrometers
    • H01J49/0036Step by step routines describing the handling of the data generated during a measurement

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Other Investigation Or Analysis Of Materials By Electrical Means (AREA)

Description

本発明は、液体クロマトグラフィーを前処理としたマトリックス支援レーザー脱離イオン化質量分析法(以下MALDI-MSと略称する場合がある)によって取得されたデータの分析方法に関する。   The present invention relates to a method for analyzing data acquired by matrix-assisted laser desorption / ionization mass spectrometry (hereinafter sometimes abbreviated as MALDI-MS) using liquid chromatography as a pretreatment.

近年、様々な生物におけるゲノムプロジェクトの完了や、質量分析装置(以下MSと略称する場合がある)の発達により、生物のタンパク質を網羅的に解析するプロテオーム解析が盛んに行われるようになった。質量分析装置はイオン化部と測定部の組み合わせにより様々な方式があるが、生命科学の分野で多く用いられているものがイオン化部にマトリックス支援レーザー脱離イオン化(以下MALDIと略称する場合がある)法を採用したMALDI-MSである。   In recent years, with the completion of genome projects in various organisms and the development of mass spectrometers (hereinafter sometimes abbreviated as MS), proteome analysis that comprehensively analyzes organism proteins has been actively performed. There are various types of mass spectrometers depending on the combination of the ionization unit and the measurement unit, but the one that is widely used in the field of life science is the matrix-assisted laser desorption ionization (hereinafter sometimes abbreviated as MALDI) in the ionization unit. MALDI-MS adopting the method.

MALDI法ではマトリックスと呼ばれる試薬を分析試料に混合し、そこにレーザーを当ててマトリックス分子および試料分子をイオン化する。マトリックスはレーザーのエネルギーを効率的に吸収し、試料分子のイオン化を補助する働きがある。MALDI法は分析試料の前処理が簡便であること、マトリックスの選択により様々な生体分子の分析が可能であることから、この方式を採用した質量分析装置は生物系・医学系の現場を中心に広く利用されている。   In the MALDI method, a reagent called a matrix is mixed with an analysis sample, and a laser is applied to the sample to ionize the matrix molecules and the sample molecules. The matrix effectively absorbs the energy of the laser and assists ionization of the sample molecules. The MALDI method allows easy pretreatment of analytical samples, and allows analysis of various biomolecules by selecting a matrix. Therefore, mass spectrometers using this method are mainly used in biological and medical fields. Widely used.

MALDI法の特筆すべきブレイクスルーとして、2002年にノーベル化学賞を受賞した田中らの改良がある。1987年に田中らが行ったマトリックスの改良は、それまで分析が困難であったタンパク質の安定なイオン化を可能にし、生命科学分野へのMALDI-MSの普及を促した。当時のマトリックスはコバルトの粉末とグリセリンとを混合したものであったが、現在では主にα-シアノ-4-ヒドロキシケイ皮酸(CHCA)や2,5-ジヒドロキシ安息香酸(DHB)といった有機化合物が使われている。   A notable breakthrough for the MALDI method is the improvement of Tanaka et al., Who won the Nobel Prize in Chemistry in 2002. The improvement of the matrix made by Tanaka et al. In 1987 enabled stable ionization of proteins that had previously been difficult to analyze, and promoted the spread of MALDI-MS in the life science field. The matrix at that time was a mixture of cobalt powder and glycerin, but now it is mainly organic compounds such as α-cyano-4-hydroxycinnamic acid (CHCA) and 2,5-dihydroxybenzoic acid (DHB). Is used.

マトリックスは溶媒に溶解された後、MALDIサンプルプレートと呼ばれる導電性のプレート上で分析試料とともに結晶化される。サンプルプレートは質量分析装置内の試料室に挿入され、そこで混晶にレーザーが照射される。レーザーのエネルギーによってイオン化されたマトリックス分子および分析試料分子は、質量分析部で質量および電荷に応じて分離され、検出器に至る。検出された電荷は時系列に沿って処理され、マススペクトルとなる。   After the matrix is dissolved in the solvent, it is crystallized with the analytical sample on a conductive plate called a MALDI sample plate. The sample plate is inserted into a sample chamber in the mass spectrometer, where the mixed crystal is irradiated with laser. Matrix molecules and analysis sample molecules ionized by the energy of the laser are separated according to the mass and electric charge in the mass analysis unit, and reach the detector. The detected charges are processed in time series to become a mass spectrum.

質量分析を行うには、前もって分析試料を精製しておく必要がある。従来、精製の手段としては電気泳動による分離が主であったが、近年では各種のクロマトグラフィー装置も利用されている。前処理にクロマトグラフィー装置を用いる利点は、大量の分析試料を高解像度で分離できることにある。   In order to perform mass spectrometry, it is necessary to purify an analytical sample in advance. Conventionally, separation by electrophoresis has been the main purification method, but in recent years, various chromatographic apparatuses are also used. An advantage of using a chromatographic apparatus for pretreatment is that a large amount of analysis sample can be separated with high resolution.

クロマトグラフィーと質量分析装置とを直結したオンラインのシステムとしては、液体クロマトグラフィー装置(以下LC)を接続したLC/MS、ガスクロマトグラフィー装置(以下GC)を接続したGC/MSなどがある。LC/MSのイオン化部にはエレクトロスプレーイオン化(ESI)法や大気圧化学イオン化(APCI)法が、GC/MSのイオン化部には電子衝撃イオン化(EI)法や化学イオン化(CI)法が採用される。一般にLC/MSやGC/MSと言った場合には、これらのような直結型の装置を指す。   Examples of an on-line system in which chromatography and a mass spectrometer are directly connected include LC / MS to which a liquid chromatography device (hereinafter referred to as LC) is connected, and GC / MS to which a gas chromatography device (hereinafter referred to as GC) is connected. Electrospray ionization (ESI) and atmospheric pressure chemical ionization (APCI) methods are used for the ionization part of LC / MS, and electron impact ionization (EI) and chemical ionization (CI) methods are used for the ionization part of GC / MS. Is done. In general, when referring to LC / MS or GC / MS, these are directly connected devices.

ESI法などを採用したLC/MSは、LCで分離されてくる液相の分析試料を順次イオン化して質量分析部へ送ることができるため、スループットや網羅性に優れる。ゆえに大規模なプロテオーム解析ではLC/MSが用いられる場合が多い。LC/MSは市場規模も大きく、様々な解析法に対応したフリーウェア(非特許文献1)、商用ソフトウェアが公開されている(非特許文献2、3)。   LC / MS using the ESI method is excellent in throughput and completeness because it can sequentially ionize the liquid phase analysis sample separated by LC and send it to the mass spectrometer. Therefore, LC / MS is often used for large-scale proteome analysis. LC / MS has a large market scale, and freeware (Non-Patent Document 1) and commercial software compatible with various analysis methods are published (Non-Patent Documents 2 and 3).

MALDI法とクロマトグラフィーを組み合わせることも可能である。しかし、MALDI法では前述のように分析試料をMALDIサンプルプレートにのせ、マトリックスとともにウェル上で一度結晶化させる必要があるため、液相の分離を行うLCと直接接続してオンラインで分析を行うことが困難である。そこで、LCとMALDI-MSとの間にフラクションコレクタと呼ばれる装置を介在させ、これらを連携させることが行われている。フラクションコレクタは、LCから溶出されてくる試料を一定量ずつ区切ってMALDIサンプルプレート上のウェルへ自動的に一定の順序でスポットする装置であり、各社から製品が発売されている(非特許文献4、5、6、7)。このような装置を利用してLCとMALDI-MSとを連携させたシステムはLC-MALDIやLC-MALDI-MSと呼ばれる。   It is also possible to combine MALDI and chromatography. However, in the MALDI method, as described above, the analysis sample must be placed on the MALDI sample plate and crystallized once on the well together with the matrix. Is difficult. Therefore, an apparatus called a fraction collector is interposed between LC and MALDI-MS, and these are linked. The fraction collector is a device that separates a certain amount of sample eluted from the LC and automatically spots the wells on the MALDI sample plate in a certain order, and products are available from various companies (Non-Patent Document 4). , 5, 6, 7). A system in which LC and MALDI-MS are linked using such an apparatus is called LC-MALDI or LC-MALDI-MS.

LC-MALDIの利点としては、普及しているMALDI-MSを利用して網羅性の高いプロテオーム解析が可能であること、LCとMALDIの工程を物理的・時間的に切り離す事が可能であるために、離れた研究室や研究機関間で各工程の分業が可能であること、MALDIサンプルプレートにスポットした試料を繰り返し分析できること、試料を多数のウェルに振り分けることでMALDI法に特有のイオン化抑制効果を低減できること、MALDI法では多価イオンが生成しづらいためにマススペクトルの解釈や処理が容易であること、などが挙げられる。   The advantage of LC-MALDI is that it is possible to perform proteomic analysis with high completeness using the popular MALDI-MS, and it is possible to separate LC and MALDI processes physically and temporally. In addition, it is possible to divide each process between distant laboratories and research institutions, to be able to repeatedly analyze the sample spotted on the MALDI sample plate, and to distribute ion to many wells to suppress the ionization characteristic peculiar to the MALDI method And that the MALDI method makes it difficult to generate multivalent ions, so that the interpretation and processing of the mass spectrum is easy.

逆にLC-MALDIの欠点としては、フラクションコレクタが必要であること、スポッティングと結晶化の過程を踏むためにLC/MSと比べてスループットが劣ること、試料を一定量ごとにまとめてスポットするためにLCの溶出時間の分解能が失われ、一つのスペクトル中に多数のピーク含まれること、同じ理由でそれぞれのピークについてLCからの正確な溶出時間情報が失われること、などが挙げられる。   Conversely, the disadvantages of LC-MALDI are that a fraction collector is required, the throughput is inferior to LC / MS due to the process of spotting and crystallization, and the sample is spotted together at a fixed volume. The resolution of LC elution time is lost and many peaks are included in one spectrum. For the same reason, accurate elution time information from LC is lost for each peak.

上記の理由から、LC-MALDI と一般的なLC/MSとでは、装置から得られるデータの性質や形式が異なる。したがって、前掲のLC/MS用のデータ解析ソフトウェアをLC-MALDIに流用することはできない。しかしLC-MALDIはLC/MSと比べて普及しておらず、対応しているデータ解析ソフトウェアも少ない。LC-MALDI用のソフトウェアとしては、フラクションコレクタや質量分析装置に附属して機器の制御やデータの取得を行うためのもの(例として非特許文献5中のソフトウェアパッケージ、PROTEINEER-LC)が主である。   For the above reasons, LC-MALDI and general LC / MS differ in the nature and format of data obtained from the apparatus. Therefore, the above-mentioned data analysis software for LC / MS cannot be used for LC-MALDI. However, LC-MALDI is not widely used compared with LC / MS, and there is little data analysis software supported. Software for LC-MALDI is mainly used to control instruments and acquire data attached to fraction collectors and mass spectrometers (for example, the software package PROTEINEER-LC in Non-Patent Document 5). is there.

LC-MALDIのデータ解析に特化したソフトウェアとしては、DYNACOM社製のTWiP(非特許文献8)がある。TWiPは、LC-MALDIと島津製作所の同位体試薬であるNBS試薬キット(非特許文献9)を利用する、発現量変動解析のためのソフトウェアである。分析対象の試料と基準となる試料とを質量数の異なる同位体で標識し、質量差に基づいて相同なピークを検出して量的変化を捉える。   Software specializing in LC-MALDI data analysis includes TWiP (Non-patent Document 8) manufactured by DYNACOM. TWiP is software for expression level fluctuation analysis using LC-MALDI and the NBS reagent kit (Non-patent Document 9), which is an isotope reagent of Shimadzu Corporation. A sample to be analyzed and a reference sample are labeled with isotopes having different mass numbers, and a homologous peak is detected based on a mass difference to capture a quantitative change.

しかしTWiPと同位体標識による方法は、質量差から予想されるペアピークを認識するために、分析対象の試料と基準となる試料の両方に存在するペプチド断片しか認識できない。試料間での最も有意な違いである、一方の試料にのみ存在する特異的なピークの存在を見落としてしまうという欠点がある。   However, the method based on TWiP and isotope labeling recognizes only the peptide fragments present in both the sample to be analyzed and the reference sample in order to recognize the paired peak expected from the mass difference. There is a drawback that the presence of a specific peak that exists only in one sample is overlooked, which is the most significant difference between samples.

特開2009−156722号公報JP 2009-156722 A 特開2004−502934号公報JP 2004-502934 A

「代謝制御」平成17年度採択研究代表者 小田吉哉 「定量的メタボロミクスとプロテオミクスの融合」 平成20年度実績報告 [online] URL http://www.jst.go.jp/kisoken/crest/report/heisei20/pdf/pdf18/18-001.pdf“Metabolism control” 2005 research representative, Yoshiya Oda “Fusion of quantitative metabolomics and proteomics” 2008 results [online] URL http://www.jst.go.jp/kisoken/crest/report/heisei20 /pdf/pdf18/18-001.pdf LCMS // LCMS-IT-TOF メタボロミクス解析ソフトウェアProfiler [online] URL http://www.an.shimadzu.co.jp/lcms/it-tof6.htmLCMS // LCMS-IT-TOF Metabolomics analysis software Profiler [online] URL http://www.an.shimadzu.co.jp/lcms/it-tof6.htm Nonlinear Dynamics社 Progenesis LC-MS[online] URL http://www.scrum-net.co.jp/products/nonlinear/progenesis_lcms.htmNonlinear Dynamics Progenesis LC-MS [online] URL http://www.scrum-net.co.jp/products/nonlinear/progenesis_lcms.htm [SHIMADZU BIOTECH] MALDIプレート用スポッティング装置AccuSpot[online] URL http://www.shimadzu-biotech.jp/products/accu/index.html[SHIMADZU BIOTECH] Spotting device for MALDI plate AccuSpot [online] URL http://www.shimadzu-biotech.jp/products/accu/index.html 製品案内:PROTEINEER fc | ブルカー・ダルトニクス[online] URL http://www.bruker.jp/daltonics/product/proteineer-fc.htmlProduct Information: PROTEINEER fc | Bruker Daltonics [online] URL http://www.bruker.jp/daltonics/product/proteineer-fc.html ヤマト科学 MALDI-TOF MS用ダイレクトナノLC/MALDIプレートスポッティングシステムDiNa Map System[online] URL http://www.yamato-net.co.jp/support/catalog/pdf/p782_dina.pdfYamato Science MALDI-TOF Direct Nano LC / MALDI Plate Spotting System for MS DiNa Map System [online] URL http://www.yamato-net.co.jp/support/catalog/pdf/p782_dina.pdf Agilent 1200 シリーズ LCマイクロコレクタ/スポッタ | アジレント・テクノロジー株式会社[online] URL http://www.chem-agilent.com/contents.php?id=38079Agilent 1200 Series LC Microcollector / Spotter | Agilent Technologies, Inc. [online] URL http://www.chem-agilent.com/contents.php?id=38079 DYNACOM 定量的プロテオーム解析支援ソフト トゥイップ[online] URL http://www.dynacom.co.jp/products/package/twip/twip_20060914.pdfDYNACOM quantitative proteome analysis support software Twip [online] URL http://www.dynacom.co.jp/products/package/twip/twip_20060914.pdf [SHIMADZU BIOTECH] 13CNBS Stable Isotope Labeling Kit-N 定量的発現プロテオーム解析用安定同位体標識キット[online] URL http://www.shimadzu-biotech.jp/products/nbs/index.html[SHIMADZU BIOTECH] 13CNBS Stable Isotope Labeling Kit-N Stable isotope labeling kit for quantitative expression proteome analysis [online] URL http://www.shimadzu-biotech.jp/products/nbs/index.html

本発明の目的は、LC-MALDIのシステム特性を利用したデータ解析ソフトウェアを提供することである。   An object of the present invention is to provide data analysis software using the system characteristics of LC-MALDI.

生命科学においては、異なる2つの試料間の差異を検出することが頻繁に要求される。例えば野生株と変異株、正常状態と病理状態など、対象群と処理群との差異から生命現象を見出す作業である。これはプロテオームなどLC-MALDIが利用される局面においても同様である。プロテオームによって得られるデータの量は膨大であり、差異の検出においてもコンピュータの利用が不可欠である。前述のTWiPは、このような要求に答えるソフトウェアの一つである。しかしTWiPによる安定同位体標識を利用した相同ピーク認識は、上述のとおり2つの試料間に共通して見出されるピークの量的変化を認識するのみであり、一方の試料に特異的なピークを検出できないという欠点がある。   In life sciences, it is often required to detect differences between two different samples. For example, it is an operation of finding a life phenomenon from the difference between the target group and the treatment group, such as a wild strain and a mutant strain, a normal state and a pathological state. The same applies to the situation where LC-MALDI is used such as proteome. The amount of data obtained by the proteome is enormous, and the use of computers is indispensable for detecting differences. The aforementioned TWiP is one of the software that answers such demands. However, homologous peak recognition using stable isotope labeling with TWiP only recognizes quantitative changes in peaks commonly found between two samples as described above, and detects a peak specific to one sample. There is a disadvantage that it can not.

加えて、TWiPはタンパク質をトリプシン等で消化したペプチド断片の一次マススペクトル、いわゆるプリカーサーイオンスペクトルの分析のみ対応している。ポストソース分解(PSD)や衝突誘起解離(CID)によるタンデム質量分析(以下MS/MS)を行って得られたプロダクトイオンスペクトルの分析は想定されていない。むしろMS/MSのような詳細な分析の候補となるピークを選び出す段階に寄与するソフトウェアである。   In addition, TWiP only supports analysis of the primary mass spectrum of peptide fragments obtained by digesting proteins with trypsin or the like, so-called precursor ion spectrum. Analysis of product ion spectra obtained by tandem mass spectrometry (hereinafter MS / MS) by post-source decomposition (PSD) or collision-induced dissociation (CID) is not expected. Rather, it is software that contributes to the step of selecting peaks that are candidates for detailed analysis, such as MS / MS.

上記のような課題を解決すべく、本発明者らは、LC-MALDIとMS/MSを組み合わせて得られる大量のデータの比較解析を行うためのソフトウェアを開発するに至った。   In order to solve the above problems, the present inventors have developed software for performing comparative analysis of a large amount of data obtained by combining LC-MALDI and MS / MS.

本明細書において、質量分析に関する用語は、日本質量分析学会編纂のマススペクトロメトリー関連用語集(2009年、ISBN 4-906661-02-2)に準拠した。例外として、イオンの質量を統一原子質量単位と該イオンの電荷数で割って得られる無次元量であるm/zに対し、該用語集では推奨されない質量電荷比の呼称を使用もしくは併記する場合がある。これはm/zを日本語で説明的に表現する用語が存在しないこと、従来m/zと質量電荷比が等価なものとして当業者に扱われてきた事情に鑑みたことによる。ゆえに本明細書において、質量電荷比とm/zとは互換的に使用される。   In this specification, the term regarding mass spectrometry was based on the mass spectrometry related glossary (2009, ISBN 4-906661-02-2) edited by the Japan Society for Mass Spectrometry. An exception is the use of a mass-to-charge ratio not recommended in the glossary for m / z, which is a dimensionless quantity obtained by dividing the mass of an ion by the unit of atomic mass and the number of charges of the ion. There is. This is because there is no term that expresses m / z descriptively in Japanese, and in view of the circumstances that have been treated by those skilled in the art as having an equivalent mass-to-charge ratio with m / z. Therefore, in this specification, the mass-to-charge ratio and m / z are used interchangeably.

LC-MALDIとMS/MSを組み合わせたシステムからは、分析試料に関する様々な情報が得られる。その中で特に重要かつ本発明に関するものが以下の5つである。
1)プリカーサーイオンのm/z
2)該プリカーサーイオンが取得されたサンプルプレート上の位置(具体的には、ウェルの位置)
3)該プリカーサーイオンに対してMS/MSを行って得られたプロダクトイオンスペクトル
4)該プロダクトイオンスペクトルを構成するプロダクトイオン群のm/z
5)該プロダクトイオン群のピーク強度
MALDIサンプルプレートの各ウェルにスポットされたサンプルにレーザーを照射し、イオン化された分子群から構成される一次スペクトルがプリカーサーイオンスペクトルである。このスペクトルを構成するイオンの中で、特にMS/MSの対象として選ばれたイオンをプリカーサーイオンと呼ぶ。プリカーサーイオンは該イオンのm/zおよび該イオンが取得されたウェルの位置により一意に識別される。
特定のプリカーサーイオンに対してMS/MSを実行して得られた二次スペクトルがプロダクトイオンスペクトルである。プロダクトイオンスペクトルを構成する個々のピークに対応するイオンをプロダクトイオンと呼ぶ。本明細書において、一つのプリカーサーイオンに由来するプロダクトイオンの集合をプロダクトイオン群と呼ぶ。本発明の方法の対象となるデータは、上記1)から5)もしくはそれらに準ずる内容の情報を含んでいるものとする。
From the system combining LC-MALDI and MS / MS, various information about the analytical sample can be obtained. The following five are particularly important and related to the present invention.
1) Precursor ion m / z
2) The position on the sample plate where the precursor ion was obtained (specifically, the position of the well)
3) Product ion spectrum obtained by performing MS / MS on the precursor ion 4) m / z of the product ion group constituting the product ion spectrum
5) Peak intensity of the product ion group
A precursor spectrum is a primary spectrum composed of molecular groups obtained by irradiating a sample spotted in each well of a MALDI sample plate with a laser. Among the ions constituting this spectrum, an ion selected as a target of MS / MS is called a precursor ion. The precursor ion is uniquely identified by the m / z of the ion and the position of the well from which the ion was obtained.
A secondary spectrum obtained by performing MS / MS on a specific precursor ion is a product ion spectrum. Ions corresponding to individual peaks constituting the product ion spectrum are called product ions. In this specification, a group of product ions derived from one precursor ion is referred to as a product ion group. It is assumed that the data to be the object of the method of the present invention includes information of contents 1) to 5) or contents equivalent thereto.

本発明者らは、これらの情報がLC-MALDIより得られるデータの相同性を判断するパラメータとして有用であると考え、着目した。本発明の特徴は、プリカーサーイオンが取得されたサンプルプレート上の位置を相同性の判定のパラメータの一つとして利用する点にある。   The present inventors considered that this information is useful as a parameter for judging the homology of data obtained from LC-MALDI, and paid attention to it. The feature of the present invention is that the position on the sample plate from which the precursor ion is obtained is used as one of the parameters for determining homology.

プリカーサーイオンが取得されたサンプルプレート上の位置は、フラクションコレクタが該プリカーサーイオンを含む液滴をウェルにスポットした時間、すなわち該プリカーサーイオンがLCから溶出された時間を反映している。溶出時間は該プリカーサーイオンの物性およびLCで用いられたカラムや抽出溶媒などの実施条件から一意に決定される要素である。ゆえに実施条件が同じ場合、分析試料自体の差異などに由来する撹乱はあるものの、同じプリカーサーイオンは同じかもしくはその近傍のウェルに含まれる事が期待される。従ってサンプルプレート上の位置情報は、そこに含まれるプリカーサーイオンの相同性を判断するパラメータとして有用である。特開2009−156722号公報(特許文献1)及び特開2004−502934号公報(特許文献2)は、LC-MALDIにおいてLCの保持時間に沿って近接するいくつかの部分に同じ成分が存在する可能性があることを記載するが、サンプルプレート上の位置情報の使用及び有用性については何ら開示していない。また、サンプルプレート上の位置情報は通常MS/MSの最終データに保存されているので、MS/MSの最終データに含まれる内容のみを利用して相同性の判定の精度向上を図ることができる。   The position on the sample plate where the precursor ions were obtained reflects the time when the fraction collector spotted the droplet containing the precursor ions on the well, that is, the time when the precursor ions were eluted from the LC. The elution time is a factor uniquely determined from the physical properties of the precursor ion and the implementation conditions such as the column and extraction solvent used in the LC. Therefore, when the execution conditions are the same, the same precursor ion is expected to be contained in the same or in the vicinity of the well, although there are disturbances due to differences in the analysis sample itself. Therefore, the positional information on the sample plate is useful as a parameter for judging the homology of the precursor ions contained therein. In JP-A-2009-156722 (Patent Document 1) and JP-A-2004-502934 (Patent Document 2), in LC-MALDI, the same component is present in several portions close to the LC retention time. It states that there is a possibility, but does not disclose any use or usefulness of the position information on the sample plate. In addition, since the location information on the sample plate is usually stored in the final MS / MS data, it is possible to improve the accuracy of homology determination using only the contents contained in the final MS / MS data. .

また、プリカーサーイオンの情報に基づく比較を行う第一のステップの後、プロダクトイオン群同士の比較を行う第二のステップを実施して相同性を判定する場合、サンプルプレート上の位置情報を用いてプリカーサーイオンをスクリーニングすることで第一のステップの精度を向上させ、計算量の多い第二のステップの比較に移行する頻度を低下させて、解析に要する時間を短縮することができる。第二のステップの比較ではプロダクトイオン群同士の総当り比較が行われるため、プロダクトイオン数の二乗に比例して計算量が増える。これを行う回数を最小限に留めることで、プロテオーム解析の過程で生まれる大量のデータを速やかに、少ない計算機資源で解析することが可能となる。   In addition, after determining the homology by performing the second step of comparing product ion groups after the first step of performing the comparison based on the information of the precursor ions, the position information on the sample plate is used. By screening the precursor ions, the accuracy of the first step can be improved, the frequency of shifting to the comparison of the second step with a large amount of calculation can be reduced, and the time required for analysis can be shortened. In the comparison of the second step, brute force comparison between product ion groups is performed, so that the amount of calculation increases in proportion to the square of the number of product ions. By minimizing the number of times this is performed, it is possible to quickly analyze a large amount of data generated in the process of proteome analysis with less computer resources.

本発明者らはこれらの着想に基づき、LC-MALDIから得られるデータの相同性を判定する方法を確立した。さらに多数のデータを一括処理する方法を併せて確立し、本発明を完成するに至った。   Based on these ideas, the present inventors have established a method for determining the homology of data obtained from LC-MALDI. Furthermore, a method for collectively processing a large number of data has been established, and the present invention has been completed.

したがって本発明は、その一局面によれば下記の方法を提供する。
液体クロマトグラフィーによって分離した試料の画分をサンプルプレート上に所定の順番で所定の位置にスポットし、これらの画分をマトリックス支援レーザー脱離イオン化法によるイオン化部を備えたタンデム質量分析計に供して得られたプリカーサーイオンの相同性を判定する方法であって、(1)第一の試料に由来するプリカーサーイオンが取得されたサンプルプレート上の位置に対して、第二の試料に由来するプリカーサーイオンが取得されたサンプルプレート上の位置が所定の関係を満たし、かつ、(2)両プリカーサーイオンのプロダクトイオン群の比較により両プリカーサーイオンに相同性があるとされた場合に、相同性有と判定するステップを含むことを特徴とする方法。
Therefore, according to one aspect of the present invention, the following method is provided.
The fractions of the sample separated by liquid chromatography are spotted on the sample plate in a predetermined order at predetermined positions, and these fractions are subjected to a tandem mass spectrometer equipped with an ionization part by matrix-assisted laser desorption ionization. (1) A precursor derived from a second sample relative to a position on a sample plate from which the precursor ion derived from the first sample is obtained. If the position on the sample plate from which the ions were acquired satisfies a predetermined relationship, and (2) the product ions of both precursor ions are compared, it is determined that both precursor ions are homologous. A method comprising the step of determining.

本発明の方法は、比較すべき一対のプリカーサーイオン(ここにおいて、一方のプリカーサーイオンは第一の試料から得られ、他方のプリカーサーイオンは第二の試料から得られる)が上記(1)の要件と上記(2)の要件の両者を充足した時に、相同性有と判定するものである。この場合、上記(1)の要件の判定及び上記(2)の要件の判定は、何れを先行させてもよい。しかし、下記の本発明の実施例のように、上記(1)の要件を充足した場合のみ、上記(2)の要件の判定を行う方が、上述の通り上記(2)の要件の判定についての計算量が軽減されるので、好ましい。
したがって、本発明の好ましい実施形態によれば、前記ステップは、
(1)第一の試料に由来するプリカーサーイオンが取得されたサンプルプレート上の位置に対して、第二の試料に由来するプリカーサーイオンが取得されたサンプルプレート上の位置が所定の関係を満たすことを判定する第一のステップと、
(2)第一のステップにおいてサンプルプレート上の位置が所定の範囲内にあると判定された両プリカーサーイオンのプロダクトイオン群の比較により両プリカーサーイオンに相同性があるかどうか判定する第二のステップと、
を含んでなる。
According to the method of the present invention, a pair of precursor ions to be compared (where one precursor ion is obtained from the first sample and the other precursor ion is obtained from the second sample) is the requirement of the above (1) And the above requirement (2) is satisfied, it is determined that there is homology. In this case, the determination of the requirement (1) and the determination of the requirement (2) may be preceded. However, as in the embodiment of the present invention described below, only when the requirement (1) is satisfied, the determination of the requirement (2) is more appropriate for the determination of the requirement (2) as described above. This is preferable because the calculation amount is reduced.
Thus, according to a preferred embodiment of the present invention, said step comprises
(1) The position on the sample plate from which the precursor ion derived from the second sample satisfies the predetermined relationship with respect to the position on the sample plate from which the precursor ion derived from the first sample is acquired. A first step of determining
(2) Second step of determining whether or not both precursor ions are homologous by comparing the product ions of both precursor ions determined to be within a predetermined range in the first step. When,
Comprising.

また、本発明において、液体クロマトグラフィーによって分離した試料の画分をサンプルプレート上に所定の順番で所定の位置にスポットすることが要求されるが、どの画分がサンプルプレート上のどの位置にスポットされたかが記録されていて、スポットされた各画分の溶出順が再現できればよく、必ずしも、隣接する画分をサンプルプレートの隣接するウェルにスポットする必要はない。しかしながら、簡便性の点から、画分を溶出順にサンプルプレートの隣接するウェルに順次スポットし、隣接する画分が隣接するウェルにスポットされるようにすることが好ましい。なお、第一の試料と第二の試料は、同一の条件で液体クロマトグラフィーによって分離されることが好ましい。第一の試料と第二の試料の分離条件が異なる場合には、予めそれぞれの試料に標準物質を添加したり、試料に含まれる帰属の明確なイオンを内部標準として採用するなどの方法により、分離条件の違いに起因する溶出時間のずれを検出し、これを相同性の判定条件に加味して補正できるようにする必要がある。   In the present invention, it is required that the fraction of the sample separated by liquid chromatography is spotted on the sample plate in a predetermined order at a predetermined position, and which fraction is spotted on which position on the sample plate. It is only necessary to record the elution order of each spotted fraction, and it is not always necessary to spot adjacent fractions in adjacent wells of the sample plate. However, from the viewpoint of simplicity, it is preferable that the fractions are sequentially spotted in the adjacent wells of the sample plate in the order of elution, and the adjacent fractions are spotted in the adjacent wells. The first sample and the second sample are preferably separated by liquid chromatography under the same conditions. When the separation conditions of the first sample and the second sample are different, by adding a standard substance to each sample in advance or adopting a clearly assigned ion contained in the sample as an internal standard, It is necessary to detect a difference in elution time caused by a difference in separation conditions and to correct it by taking this into consideration for homology determination conditions.

また、上記第一のステップは、さらに、公知の方法と同様に、両プリカーサーイオンの質量電荷比が所定の関係を満たすことを判定するステップを備えてもよい。すなわち、上記第一のステップで、両プリカーサーイオンが取得されたサンプルプレート上の位置が所定の関係を満たすと判定された場合でも、両プリカーサーイオンの質量電荷比が所定の関係を満たさないと判定された場合は、相同性無と判定し、両プリカーサーイオンの質量電荷比が所定の関係を満たすと判定された場合は、上記第二のステップで相同性を判定するようにしてもよい。   The first step may further include a step of determining that the mass-to-charge ratio of both precursor ions satisfies a predetermined relationship, as in the known method. That is, even if it is determined in the first step that the position on the sample plate from which both precursor ions are obtained satisfies the predetermined relationship, it is determined that the mass-to-charge ratio of both precursor ions does not satisfy the predetermined relationship. If it is determined that there is no homology, and if it is determined that the mass-to-charge ratio of both precursor ions satisfies a predetermined relationship, the homology may be determined in the second step.

本発明の上記(2)の要件における両プレカーサーイオンのプロダクトイオン群の比較は、通常、プロダクトイオン群の質量電荷比及びピーク強度を比較することにより行うことができる。   Comparison of the product ion groups of both precursor ions in the requirement (2) of the present invention can be usually performed by comparing the mass-to-charge ratio and the peak intensity of the product ion groups.

また本発明の方法は、プリカーサーイオンの1対1の比較のみならず、多対1や多対多の比較に応用することができる。すなわち、第一の試料に由来する複数のプリカーサーイオンと第二の試料に由来する単一のプリカーサーイオンとの相同性を判定する場合(多対1)は、第一の試料に由来する複数のプリカーサーイオンより選択された一つのプリカーサーイオンと第二の試料に由来する単一のプリカーサーイオンとの相同性を本発明の方法に従って判定した後、第一の試料に由来する複数のプリカーサーイオンより選択された他の一つのプリカーサーイオンと第二の試料に由来する単一のプリカーサーイオンとの相同性を本発明の方法に従って判定する手順を繰り返すことにより、相同性の判定が行える。同様に、第一の試料に由来する単一のプリカーサーイオンと第二の試料に由来する複数のプリカーサーイオンとの相同性を判定する場合(多対1)や、第一の試料に由来する複数のプリカーサーイオンと第二の試料に由来する複数のプリカーサーイオンとの相同性を判定する場合(多対多)も、上記と同様に本発明の方法を繰り返すことにより、相同性の判定が行える。   The method of the present invention can be applied not only to one-to-one comparison of precursor ions but also to many-to-one and many-to-many comparisons. That is, when determining the homology between a plurality of precursor ions derived from the first sample and a single precursor ion derived from the second sample (many-to-one), After determining the homology between one precursor ion selected from the precursor ions and a single precursor ion derived from the second sample according to the method of the present invention, it is selected from a plurality of precursor ions derived from the first sample. The homology can be determined by repeating the procedure for determining the homology between the other precursor ion thus determined and the single precursor ion derived from the second sample according to the method of the present invention. Similarly, when determining homology between a single precursor ion derived from the first sample and a plurality of precursor ions derived from the second sample (many-to-one), or a plurality derived from the first sample In the case of determining the homology between a plurality of precursor ions derived from the second precursor ion and a plurality of precursor ions derived from the second sample (many-to-many), the homology can be determined by repeating the method of the present invention in the same manner as described above.

また本発明は、さらに、相同性が判定された複数のプリカーサーイオンから、相同性有と判定されたプリカーサーイオンの集合または相同性無と判定されたプリカーサーイオンの集合を取り出すステップを備えてもよく、さらには、ディスプレイや印刷物等に該集合を出力するなどの表示ステップを備えてもよい。   Further, the present invention may further comprise a step of extracting a set of precursor ions determined to have homology or a set of precursor ions determined to have no homology from a plurality of precursor ions determined to be homologous. Furthermore, a display step of outputting the set to a display or a printed material may be provided.

また本発明の方法は、コンピュータを用いて実施することができる。したがって、本発明は、さらに他の局面によれば下記発明を提供する。
液体クロマトグラフィーによって分離した試料の画分をサンプルプレート上に所定の順番で所定の位置にスポットし、これらの画分をマトリックス支援レーザー脱離イオン化法によるイオン化部を備えたタンデム質量分析計に供して得られたプリカーサーイオンの相同性を判定するためのコンピュータプログラムであって、(1)第一の試料に由来するプリカーサーイオンが取得されたサンプルプレート上の位置に対して、第二の試料に由来するプリカーサーイオンが取得されたサンプルプレート上の位置が所定の関係を満たし、かつ、(2)両プリカーサーイオンのプロダクトイオン群の比較により両プリカーサーイオンに相同性があるとされた場合に、相同性有と判定するステップを含むことを特徴とするコンピュータプログラム、又は、該コンピュータプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
The method of the present invention can be carried out using a computer. Therefore, according to another aspect, the present invention provides the following invention.
The fractions of the sample separated by liquid chromatography are spotted on the sample plate in a predetermined order at predetermined positions, and these fractions are subjected to a tandem mass spectrometer equipped with an ionization part by matrix-assisted laser desorption ionization. A computer program for determining the homology of the precursor ions obtained in the above, (1) with respect to the position on the sample plate from which the precursor ions derived from the first sample were obtained, When the position on the sample plate from which the precursor ion is derived satisfies the specified relationship, and (2) it is determined that both precursor ions are homologous by comparing the product ions of both precursor ions. A computer program comprising the step of determining that there is a sex, or Computer readable recording medium recording the computer program.

本発明によれば、LC-MALDIを用いてMS/MSを行って得られたデータ同士を比較し、それらが相同なものであるか、異なるものであるかを高精度で判定することが可能となった。また大量のデータ同士を迅速に比較し、相同性を持つデータの集合や、逆に特定の試料にのみ含まれるデータの集合を容易に得ることが可能となった。本発明の方法により選別されたデータを、データベース検索プログラムにクエリとして渡すことで、複数の試料に共通して含まれる物質、特定の試料にのみ含まれる物質を高い精度で同定することができる。   According to the present invention, it is possible to compare data obtained by performing MS / MS using LC-MALDI and determine whether they are homologous or different with high accuracy. It became. In addition, it is possible to quickly compare a large amount of data and easily obtain a set of data having homology, or conversely, a set of data included only in a specific sample. By passing the data selected by the method of the present invention as a query to the database search program, it is possible to identify substances contained in a plurality of samples in common and substances contained only in a specific sample with high accuracy.

本明細書において、以下、本発明の方法や機器構成についてはタンパク質由来のペプチドの分析を例に説明する。タンパク質は生体内で多くの生理的プロセスに関与していること、検索対象となるデータベースが充実していることなどから特に分析される機会が多く、本発明の方法の実施対象として主要なものであると考えられる。ただし、本発明の適用範囲はタンパク質由来のペプチドに限定されるものではない。LCやMALDI-MSの一般的な使用法に鑑みれば、他のペプチド、脂質、糖、核酸、タンパク質、合成ポリマー、およびこれらの混合物、これらが修飾を受けたもの、これらの複数種類が結合したものなど、LCによる分離を経てMALDI-MSにおけるMS/MSが可能な試料である限り、本発明の方法の実施対象となり得る。   In the present specification, the method and apparatus configuration of the present invention will be described below by taking an analysis of protein-derived peptides as an example. Since proteins are involved in many physiological processes in vivo and the databases to be searched are extensive, there are many opportunities to be analyzed, and this is a major target for the implementation of the method of the present invention. It is believed that there is. However, the application range of the present invention is not limited to protein-derived peptides. In view of the general usage of LC and MALDI-MS, other peptides, lipids, sugars, nucleic acids, proteins, synthetic polymers, and mixtures thereof, those modified, and multiple types of these bound As long as it is a sample that can be subjected to MS / MS in MALDI-MS after separation by LC, it can be a target for carrying out the method of the present invention.

LC-MALDIによって得られるデータの形式は、典型的にはイオンの情報が記述されたテキストファイルである。本発明の実施例で用いた島津製作所の機器およびソフトウェアでは、独自形式のスペクトルファイルの他に、データベース検索ソフトウェアであるMASCOTおよびMASCOT Daemon(マトリックスサイエンス社)に対応したテキストのファイル形式の分析結果が得られる。その一部は実施例に示す。また仕様が公開されている汎用的なデータ形式として、mzData形式(http://www.psidev.info/index.php?q=node/80#mzdata)などがある。ただし、本発明の適用範囲はテキストファイルに記録されたデータに限定されるものではなく、本発明の方法の実施に必要な情報を含んでいる限り、どのような形式でもかまわない。分析に用いる質量分析装置やソフトウェアの種類によって、またユーザーのデータの管理方法によって、様々な形態のデータを扱う場合が想定される。例えばデータはバイナリファイルや、ファイルではなくリレーショナルデータベースにレコードとして格納されたものであってもかまわない。また複数のデータを扱う場合、データは分析試料ごとに単一のファイルにデータリストとして収められていても、あるいは任意の単位で分かれた複数のファイルであってもかまわない。   The format of data obtained by LC-MALDI is typically a text file in which ion information is described. In the Shimadzu equipment and software used in the examples of the present invention, in addition to the spectral file in the original format, the analysis results in the text file format corresponding to the database search software MASCOT and MASCOT Daemon (Matrix Science) can get. Some of them are shown in the examples. As a general-purpose data format whose specifications are publicly available, there is the mzData format (http://www.psidev.info/index.php?q=node/80#mzdata). However, the scope of application of the present invention is not limited to data recorded in a text file, and any format may be used as long as it includes information necessary for carrying out the method of the present invention. It is assumed that various types of data are handled depending on the type of mass spectrometer and software used for the analysis, and the user data management method. For example, the data may be a binary file or data stored as a record in a relational database instead of a file. When a plurality of data are handled, the data may be stored as a data list in a single file for each analysis sample, or may be a plurality of files divided in arbitrary units.

本発明の方法がコンピュータ上で動作するソフトウェアによって実現される場合、本発明を実現するソフトウェアは、いかなるプログラム言語で記述されてもかまわない。例えばコードの頻繁な改変を要する場合にはインタプリタ方式のプログラミング言語、大量のデータを高速で処理する場合にはコンパイラ方式のプログラミング言語で記述するなど、実施者の用途に応じて選択できる。   When the method of the present invention is realized by software operating on a computer, the software realizing the present invention may be written in any programming language. For example, it can be selected according to the application of the practitioner, such as describing in an interpreter programming language when frequent code changes are required, and using a compiler programming language when processing a large amount of data at high speed.

本発明を実現するソフトウェアが動作するハードウェアは、該ソフトウェアが動作する限りいかなるハードウェアでもかまわない。小規模な解析にはパーソナルコンピュータ、大規模な解析にはワークステーションや大型計算機など、実施者の用途に応じて選択できる。これらのハードウェアは、汎用計算機であってもよく、または本発明の方法を実現するソフトウェアを組み込んだ専用機器や、専用機器を含む解析システムとして提供されてもよい。   The hardware on which the software that implements the present invention operates may be any hardware as long as the software operates. Personal computers can be selected for small-scale analysis, and workstations and large computers can be selected for large-scale analysis, depending on the application of the practitioner. The hardware may be a general-purpose computer, or may be provided as a dedicated device incorporating software that implements the method of the present invention or an analysis system including the dedicated device.

本発明を実施するうえで設定する必要がある、上記(1)の要件における「所定の関係」(例えば、比較する1対のプリカーサーイオンが由来する画分同士の溶出順位の差の許容限度)や、上記第一のステップで所望により判定されるプリカーサーイオンの質量電荷比の「所定の関係」(例えば、比較する1対のプリカーサーイオン同士の質量電荷比の差の許容限度)などの閾値は、使用する分析機器の精度や実施者の過去の経験などに基づいて、実施者が適宜設定できる。また本発明の方法の実施結果を比較マトリクス図(具体的には図2、実施例で説明)に書き出して参照することで、結果を目視しながらフィードバックを繰り返して適切な閾値を選ぶことも可能である。これらのような数値決定の過程をソフトウェアによって自動化し、本発明の方法と連携させることによって、閾値を動的に設定することもできる。   The “predetermined relationship” in the requirement (1) that needs to be set when carrying out the present invention (for example, the allowable limit of the difference in elution order between fractions from which a pair of precursor ions to be compared is derived) And a threshold value such as a “predetermined relationship” of the mass-to-charge ratio of the precursor ions determined as desired in the first step (for example, an allowable limit of the difference in mass-to-charge ratio of a pair of precursor ions to be compared) The practitioner can set as appropriate based on the accuracy of the analytical instrument to be used and the past experience of the practitioner. It is also possible to select an appropriate threshold value by repeating feedback while visually observing the result by referring to the result of implementation of the method of the present invention written in a comparison matrix diagram (specifically, described in FIG. 2 and the example). It is. The threshold value can also be set dynamically by automating the process of determining numerical values as described above by software and linking it with the method of the present invention.

本発明の方法を実現するアルゴリズムの詳細は、実施例に示す。ただしこの例示的なアルゴリズムは、幾つかの方法により拡張できることが好ましい。実施例においては上記第一のステップと上記第二のステップとは独立した過程であるが、例えば上記第一のステップで所定の関係を満たすと判定されたプリカーサーイオンが相同である蓋然性が高ければ上記第二のステップの比較で用いる閾値を低くし、逆に上記第一のステップで所定の関係を満たすと判定されたプリカーサーイオンが相同である蓋然性が低ければ上記第二のステップの閾値を高くしてより厳しい判定を行う、などの改変が考えられる。   Details of the algorithm implementing the method of the invention are given in the examples. However, this exemplary algorithm is preferably extensible by several methods. In the embodiment, the first step and the second step are independent processes. For example, if there is a high probability that the precursor ions determined to satisfy the predetermined relationship in the first step are homologous. Lower the threshold used in the comparison in the second step, and conversely, if the probability that the precursor ions determined to satisfy the predetermined relationship in the first step are homologous is low, increase the threshold in the second step. Thus, modifications such as making a stricter judgment can be considered.

本発明の方法によって比較された結果は、テキスト形式で作業ログとして出力したり、可視的な比較マトリクス図やデータの包含関係を示すベン図として出力したりすることができる。また、処理の対象となったデータファイルやレコードの内部に、新たな項やフィールドを設け、そこに判定の結果を記述することもできる。別法として、処理全体のパフォーマンスを重視するならば、比較結果を出力する過程を省略し、相同なデータの集合または相同でないデータの集合の作成のみを行うこともできる。   The results compared by the method of the present invention can be output as a work log in a text format, or can be output as a visible comparison matrix diagram or a Venn diagram indicating the data inclusion relationship. In addition, a new term or field can be provided in the data file or record to be processed, and the determination result can be described there. Alternatively, if the performance of the entire process is emphasized, the process of outputting the comparison result can be omitted, and only a set of homologous data or a set of non-homologous data can be created.

単細胞紅藻Cyanidioschyzon merolae(シアニディオシゾン・メローラ、以下シゾン)の葉緑体分裂装置を材料として、以下の実験を行った。シゾンは細胞小器官の単離法が確立されていること、光条件によって細胞周期を同調させた培養が可能であること、ゲノム情報が完全解読されていることなどから、葉緑体分裂の研究においてモデル生物として利用されている単細胞藻類である。
分析試料の調製はYoshida et al. 2006の方法に従った。光同調培養によって細胞周期を同調させたシゾンの培養系から、間期と分裂期の細胞をそれぞれサンプリングした。細胞をフレンチプレスによって物理的に破砕した後、界面活性剤処理によって膜系を溶解させ、密度勾配遠心によって葉緑体の分裂装置を単離した。以上の工程により得られた、間期の細胞に由来する葉緑体分裂装置と分裂期の細胞に由来する葉緑体分裂装置とを非イオン性界面活性剤であるオクチルグルコシドで可溶化し、分析試料とした。これらの試料を以下それぞれ間期サンプル、分裂期サンプルと呼ぶ。
The following experiment was conducted using the chloroplast division apparatus of the unicellular red alga Cyanidioschyzon merolae. With schizon, a method for isolating organelles has been established, culture that synchronizes the cell cycle with light conditions is possible, and genome information has been completely deciphered. Is a unicellular algae used as a model organism.
The analytical sample was prepared according to the method of Yoshida et al. 2006. Interphase cells and mitotic cells were sampled from a culture system of schizon whose cell cycle was synchronized by light-synchronized culture. After the cells were physically disrupted by a French press, the membrane system was lysed by surfactant treatment, and the chloroplast division apparatus was isolated by density gradient centrifugation. Solubilized chloroplast division apparatus derived from interphase cells and chloroplast division apparatus derived from mitotic cells obtained by the above steps with octyl glucoside, which is a nonionic surfactant, An analysis sample was used. These samples are hereinafter referred to as interphase samples and mitotic samples, respectively.

LC-MALDIの機器構成を説明する。LCは島津製作所ProminenceシリーズのHPLCを用いた。送液ユニットにはLC-20Adnano、トラップカラムにはL-column ODS、分離カラムにはモノリス型ODSを用いた。検出器にはジーエルサイエンス社の紫外可視検出器MU701、フラクションコレクタには島津製作所のAccuSpot、質量分析装置は島津製作所のAXIMA-TOF2を用いた。
HPLCの移動相にはトリフルオロ酢酸(TFA)とアセトニトリル(MeCN)を用い、65分間でMeCN濃度を10%から80%まで変化させ、流速1μl/minにて固定相から試料を溶出した。マトリックスとしてはCHCA(溶媒0.1% TFA+70% MeCN、添加時の流速2.7μl/min)を用いた。溶出されたサンプルはAccuSpot によって10秒毎にMALDIサンプルプレート上のウェルに順次スポットされ、間期サンプル・分裂期サンプルからそれぞれ384ずつ、合計768のスポットを得た。なお、スポットの順番は、ウェルのナンバリングの順番に従った。
The equipment configuration of LC-MALDI is explained. LC was HPLC of Shimadzu Prominence series. LC-20Adnano was used for the liquid feeding unit, L-column ODS for the trap column, and monolith type ODS for the separation column. The detector used was a UV-visible detector MU701 from GL Sciences, Shimadzu AccuSpot as the fraction collector, and AXIMA-TOF2 from Shimadzu as the mass spectrometer.
Trifluoroacetic acid (TFA) and acetonitrile (MeCN) were used as the mobile phase of HPLC. The MeCN concentration was changed from 10% to 80% in 65 minutes, and the sample was eluted from the stationary phase at a flow rate of 1 μl / min. As the matrix, CHCA (solvent 0.1% TFA + 70% MeCN, flow rate at the time of addition 2.7 μl / min) was used. The eluted samples were sequentially spotted by AccuSpot every 10 seconds into wells on the MALDI sample plate, and 768 spots were obtained from interphase samples and mitotic samples, for a total of 768 spots. In addition, the order of spots followed the order of numbering of wells.

質量分析はAXIMA-TOF2の制御ソフトウェアであるKratos Analytical社製Shimadzu Biotech Launchpadからリフレクトロンモードの自動分析モードにて行った。分析設定は以下のように行った。
1)一つのウェルについて、最初にプリカーサーイオンスペクトルを取得する。
2)該プリカーサーイオンスペクトルの中から、ピーク強度に基づいて最大9個の有意なプリカーサーイオンを選択する。選択に値する強度のプリカーサーイオンが含まれない場合には以下の手順を省略し、次のウェルの分析へ移る。
3)それぞれのプリカーサーイオンに対してMS/MSを行い、プロダクトイオンスペクトルを取得する。
4)プロダクトイオンスペクトルの中から、ピーク強度に基づいて40個のプロダクトイオンを選択する。
5)取得した情報を記録し、次のウェルの分析へ移る。
6)上記の手順を繰り返し、384ヶ所のウェルを分析する。
この手順を経て、プリカーサーイオンのm/z、プリカーサーイオンが取得されたウェルの位置、プロダクトイオンスペクトルを構成する40個のプロダクトイオン群のm/zおよびピーク強度などの情報を得た。
Mass spectrometry was performed in the automatic analysis mode of reflectron mode from Shimadzu Biotech Launchpad manufactured by Kratos Analytical, which is control software of AXIMA-TOF2. Analysis settings were performed as follows.
1) First, acquire a precursor ion spectrum for one well.
2) From the precursor ion spectrum, a maximum of 9 significant precursor ions are selected based on the peak intensity. If a precursor ion with a strength worthy of selection is not included, the following procedure is omitted, and the analysis proceeds to the next well.
3) MS / MS is performed on each precursor ion to obtain a product ion spectrum.
4) Select 40 product ions from the product ion spectrum based on the peak intensity.
5) Record the acquired information and move on to analysis of the next well.
6) Repeat the above procedure and analyze 384 wells.
Through this procedure, information such as m / z of the precursor ion, the position of the well from which the precursor ion was obtained, m / z of the 40 product ion groups constituting the product ion spectrum, and peak intensity were obtained.

分析の結果、間期サンプルでは1770個、分裂期サンプルでは2000個のプリカーサーイオンが選択された。これらのプリカーサーイオンからはプロダクトイオンスペクトルが取得され、それぞれ70800個、80000個のプロダクトイオンのm/zおよびピーク強度が得られた。   As a result of the analysis, 1770 precursor ions were selected for interphase samples and 2000 precursor ions for mitotic samples. Product ion spectra were obtained from these precursor ions, and m / z and peak intensity of 70800 product ions and 80000 product ions were obtained, respectively.

本実施例で得られたデータリストの冒頭部を以下に例示する。ファイル形式はテキストファイルである。   The beginning of the data list obtained in this example is illustrated below. The file format is a text file.

#Generated by: Shimadzu Biotech Launchpad 2.9.0.20090423

BEGIN IONS
TITLE="380-01-04-16-972-0001"
PEPMASS=972.112698 #Monoisotopic parent mass converted to average mass
69.553451 208.782730
81.189221 227.407715
87.102240 194.800308
120.802460 199.514313
148.074630 208.867783
178.270482 215.040237
188.191324 200.349854
203.051050 243.305008
232.555640 400.067047
285.243322 220.309723
311.047473 239.137558
342.505211 227.958115
352.137630 221.912903
366.910394 279.571991
370.376326 221.070374
376.631525 231.490173
478.242245 385.577850
544.857414 374.178406
547.501031 438.071411
550.360622 377.747559
557.402083 388.775513
568.244924 416.930939
571.906657 459.858154
575.866285 418.673889
693.642359 727.524536
720.847259 736.569031
728.364812 775.131592
735.962377 925.092712
744.863465 928.978699
748.373898 916.462524
755.954325 880.141479
762.831294 718.646729
864.344841 1220.819458
882.299345 1636.807373
892.143029 1412.451660
909.402658 2141.953369
919.234859 1347.742920
926.522635 4387.279785
936.652930 1600.116455
945.636016 2003.659912
END IONS

BEGIN IONS
TITLE="13-00-03-02-1985-0001"
PEPMASS=1986.169291 #Monoisotopic parent mass converted to average mass
175.322745 459.046021
319.550525 285.396790
327.164492 293.305725
(以下省略)
#Generated by: Shimadzu Biotech Launchpad 2.9.0.20090423

BEGIN IONS
TITLE = "380-01-04-16-972-0001"
PEPMASS = 972.112698 #Monoisotopic parent mass converted to average mass
69.553451 208.782730
81.189221 227.407715
87.102240 194.800308
120.802460 199.514313
148.074630 208.867783
178.270482 215.040237
188.191324 200.349854
203.051050 243.305008
232.555640 400.067047
285.243322 220.309723
311.047473 239.137558
342.505211 227.958115
352.137630 221.912903
366.910394 279.571991
370.376326 221.070374
376.631525 231.490173
478.242245 385.577850
544.857414 374.178406
547.501031 438.071411
550.360622 377.747559
557.402083 388.775513
568.244924 416.930939
571.906657 459.858154
575.866285 418.673889
693.642359 727.524536
720.847259 736.569031
728.364812 775.131592
735.962377 925.092712
744.863465 928.978699
748.373898 916.462524
755.954325 880.141479
762.831294 718.646729
864.344841 1220.819458
882.299345 1636.807373
892.143029 1412.451660
909.402658 2141.953369
919.234859 1347.742920
926.522635 4387.279785
936.652930 1600.116455
945.636016 2003.659912
END IONS

BEGIN IONS
TITLE = "13-00-03-02-1985-0001"
PEPMASS = 1986.169291 #Monoisotopic parent mass converted to average mass
175.322745 459.046021
319.550525 285.396790
327.164492 293.305725
(Hereafter omitted)

上記データの構造について説明する。#記号で開始される一行目は、アプリケーションが自動的に付加したコメント行である。この行のように#記号が含まれる行は、#記号以右はコメントとして扱われ、処理の対象とならない。BEGIN IONS行とEND IONS行がイオン情報の開始と終了を表し、この間が一つのプリカーサーイオンとそれに由来するプロダクトイオン群のデータとなる。TITLE行はウェルの位置情報などからなる情報であり、プリカーサーイオンを一意に識別する。PEPMASS行はプリカーサーイオンのm/zを示す。PEPMASS行の次からEND IONSの前の行までがプロダクトイオン群の情報であり、左側の数字がプロダクトイオンのm/z、右側の数字がプロダクトイオンのピーク強度を示す。   The structure of the data will be described. The first line starting with the # symbol is a comment line automatically added by the application. A line including a # symbol like this line is treated as a comment after the # symbol and is not processed. The BEGIN IONS line and the END IONS line indicate the start and end of ion information, and this interval is data for one precursor ion and the product ion group derived from it. The TITLE line is information including well position information and uniquely identifies a precursor ion. The PEPMASS line indicates the m / z of the precursor ion. The information from the line following the PEPMASS line to the line before END IONS is the product ion group information, the left number indicates the product ion m / z, and the right number indicates the product ion peak intensity.

本発明を実現するためにソフトウェアを作成した。作成にはインタプリタ方式のプログラミング言語であるPerl(Active Perl v5.6.1)を用いた。該ソフトウェアはMicrosoft Windows(登録商標)XPをオペレーティングシステムとして搭載したパーソナルコンピュータ上で実行した。   Software was created to implement the present invention. Perl (Active Perl v5.6.1), an interpreted programming language, was used for creation. The software was run on a personal computer equipped with Microsoft Windows® XP as the operating system.

ソフトウェアの処理の流れをフローチャートとして図1に示す。本実施例では間期サンプルのデータ群を図中のデータリストA、分裂期サンプルのものをデータリストBとして処理した。間期サンプルのデータを先頭から一つずつ順に抽出し、そのそれぞれについて分裂期サンプルの全てのデータと照合する。照合は後述する一段階目の比較から行い、基準を超えた場合にのみ二段階目の比較を行う。   The flow of software processing is shown in FIG. 1 as a flowchart. In this example, the data group of the interphase samples was processed as data list A in the figure, and the data group of mitotic samples was processed as data list B. Data of interphase samples are extracted one by one from the beginning, and each of them is compared with all data of mitotic samples. The collation is performed from the first-stage comparison described later, and the second-stage comparison is performed only when the reference is exceeded.

以下、データ比較の過程について詳述する。一段階目の比較において、プリカーサーイオンの質量電荷比の比較は下記の式1に基づいた。
abs($divpepmass[$i] - $intpepmass[$j]) <= $pepmasstol 式1
式中、$divpepmass[$i]は分裂期サンプルのi番目のプリカーサーイオンのm/z、$intpepmass[$j]は間期サンプルのj番目のプリカーサーイオンのm/zである。これらの差の絶対値を絶対値関数absによって求め、誤差許容値$pepmasstolと比較した。$pepmasstolの値は、データ取得時の誤差許容値に基づいて0.3とした。なお、$pepmasstolの値は、リフレクトロンモードにおいて一般的には、0.1〜0.5の範囲で設定することが好ましい。
また一段階目の比較において、ウェルの位置の比較は下記の式2に基づいた。
abs($divrt[$i] - $intrt[$j]) <= $rttolmin 式2
式中、$divrt[$i]は分裂期サンプルのi番目のプリカーサーイオンが取得されたウェルの位置、$intrt[$j]は間期サンプルのj番目のプリカーサーイオンが取得されたウェルの位置である。質量電荷比と同様に差の絶対値を求め、誤差許容値$rttolminと比較した。$ rttolminの値は全ウェル数(384)の10%に基づいて38とした。なお、$ rttolminの値は、一般的には、全ウェル数の3%〜15%の範囲で設定することが好ましい。
上記の比較をiについて1番目から1770番目まで、jについて1番目から2000番目までを二次元的に走査し、総当りで行った。式1および式2がともに真である場合、プリカーサーイオンの類似度が基準を超えたと判断し、二段階目の比較を行った。
Hereinafter, the process of data comparison will be described in detail. In the first stage comparison, the comparison of the precursor ion mass to charge ratio was based on Equation 1 below.
abs ($ divpepmass [$ i]-$ intpepmass [$ j]) <= $ pepmasstol Formula 1
Where $ divpepmass [$ i] is the m / z of the i th precursor ion of the mitotic sample and $ intpepmass [$ j] is the m / z of the j th precursor ion of the interphase sample. The absolute value of these differences was determined by the absolute value function abs and compared with the error tolerance $ pepmasstol. The value of $ pepmasstol was set to 0.3 based on the error tolerance at the time of data acquisition. In general, the value of $ pepmasstol is preferably set in the range of 0.1 to 0.5 in the reflectron mode.
Further, in the first stage comparison, the comparison of the well positions was based on the following Equation 2.
abs ($ divrt [$ i]-$ intrt [$ j]) <= $ rttolmin Equation 2
Where $ divrt [$ i] is the position of the well from which the i th precursor ion of the mitotic sample was obtained, and $ intrt [$ j] is the position of the well from which the j th precursor ion of the interphase sample was obtained It is. Similar to the mass-to-charge ratio, the absolute value of the difference was obtained and compared with the error tolerance $ rttolmin. The value of $ rttolmin was 38 based on 10% of the total number of wells (384). In general, the value of $ rttolmin is preferably set in the range of 3% to 15% of the total number of wells.
The above comparison was made in a round robin manner by scanning two-dimensionally from 1st to 1770th for i and 1st to 2000th for j. When both Formula 1 and Formula 2 were true, it was judged that the precursor ion similarity exceeded the standard, and a second-stage comparison was performed.

二段階目の比較において、プロダクトイオンの質量電荷比の比較は下記の式3に基づいた。
abs($divfragion[0][$i][$k] - $intfragion[0][$j][$l]) <= $fragmasstol式3
式中、$divfragion[0][$i][$k]は分裂期サンプルのi番目のプリカーサーイオンに由来するk番目のプロダクトイオンのm/z、$intfragion[0][$j][$l]は間期サンプルのj番目のプリカーサーイオンに由来するl番目のプロダクトイオンのm/zである。これらの差の絶対値を求め、誤差許容値$fragmasstolと比較した。$fragmasstolの値はデータ取得時の誤差許容値に基づいて1.3とした。なお、$fragmasstolの値は、一般的には、0.5〜2.0の範囲で設定することが好ましい。
また二段階目の比較において、ピーク強度の比較は下記の式4に基づいた。
$divfragion[1][$i][$k] + $intfragion[1][$j][$l] >= $pithreshold 式4
式中、$divfragion[1][$i][$k] は分裂期サンプルのi番目のプリカーサーイオンに由来するk番目のプロダクトイオンのピーク強度、$intfragion[1][$j][$l] は間期サンプルのj番目のプリカーサーイオンに由来するl番目のプロダクトイオンのピーク強度である。これらの和を強度の強度基準値$pithresholdと比較した。$pithresholdは1500とした。なお、$pithresholdは、スペクトルの品質や、プロダクトイオンのピーク認識の精度、数値化のアルゴリズムなどに応じて、適宜設定することが好ましい。
上記の比較をk、lのそれぞれ1番目から40番目までを二次元的に走査し、総当りで行った。式3および式4がともに真である場合、プロダクトイオンの類似度が基準を超えたと判断した。
In the second stage comparison, the comparison of the mass-to-charge ratio of the product ions was based on Equation 3 below.
abs ($ divfragion [0] [$ i] [$ k]-$ intfragion [0] [$ j] [$ l]) <= $ fragmasstol expression 3
Where $ divfragion [0] [$ i] [$ k] is the m / z of the k th product ion derived from the i th precursor ion of the mitotic sample, $ intfragion [0] [$ j] [$ l] is the m / z of the l th product ion derived from the j th precursor ion of the interphase sample. The absolute value of these differences was determined and compared to the error tolerance $ fragmasstol. The value of $ fragmasstol was set to 1.3 based on the error tolerance at the time of data acquisition. In general, the value of $ fragmasstol is preferably set in the range of 0.5 to 2.0.
Further, in the second-stage comparison, the comparison of peak intensities was based on the following formula 4.
$ divfragion [1] [$ i] [$ k] + $ intfragion [1] [$ j] [$ l]> = $ pithreshold formula 4
Where $ divfragion [1] [$ i] [$ k] is the peak intensity of the kth product ion derived from the ith precursor ion of the mitotic sample, $ intfragion [1] [$ j] [$ l ] Is the peak intensity of the l-th product ion derived from the j-th precursor ion of the interphase sample. These sums were compared with the strength reference value $ pithreshold. $ pithreshold was set to 1500. Note that $ pithreshold is preferably set as appropriate according to the quality of the spectrum, the accuracy of peak recognition of product ions, a numerical algorithm, and the like.
The above comparison was performed in a round robin manner by scanning the first to the 40th of k and l two-dimensionally. When both Equation 3 and Equation 4 were true, it was determined that the product ion similarity exceeded the standard.

二段階目の比較の結果を記録するために、変数$similarityを定義した。$similarityは一段階目の比較から二段階目の比較へ移行する時に、毎回0で初期化される変数である。二段階目の比較において式3および式4がともに真であった場合、$similarityの値に1を加算する。40個のプロダクトイオンについて比較が終了した時に$similarityが10以上、すなわち40個のうち少なくとも10個のプロダクトイオンに類似が見られれば、プリカーサーイオンを相同なものと判定する。   The variable $ similarity was defined to record the results of the second comparison. $ similarity is a variable that is initialized to 0 each time when moving from the first-level comparison to the second-level comparison. If both Expression 3 and Expression 4 are true in the second-stage comparison, 1 is added to the value of $ similarity. When the comparison is completed for 40 product ions, if $ similarity is 10 or more, that is, if at least 10 product ions out of 40 are similar, the precursor ions are determined to be homologous.

上記の処理の結果、間期サンプルと分裂期サンプルとで522個のプリカーサーイオンが相同なものと判定された。すなわち間期サンプルの1770個のうち、間期サンプルに特異的なものが1248個、同じく分裂期サンプルでは2000個のうち1478個であった。この照合結果は比較マトリクスおよび作業ログとして出力された。
この処理結果に基づき、分裂期サンプルのデータを、分裂期サンプルに特異的なものと間期サンプルと相同性が見られたものとに分割した。これにより、分裂期サンプルからは間期にも存在するタンパク質に由来するプリカーサーイオンが差し引かれ、分裂期特異的なタンパク質に由来するプリカーサーイオンが残ったと予想される。
As a result of the above treatment, 522 precursor ions were determined to be homologous between the interphase sample and the mitotic sample. That is, among 1770 interphase samples, 1248 were specific to interphase samples, and 1478 out of 2000 samples were also mitotic samples. The collation result was output as a comparison matrix and work log.
Based on this processing result, the data of the mitotic sample were divided into those specific to the mitotic sample and those that showed homology with the interphase sample. Thus, it is expected that precursor ions derived from proteins existing even in interphase are subtracted from the mitotic sample, and precursor ions derived from mitotic phase-specific proteins remain.

処理の効果を確認するため、分裂期サンプルの処理前のデータ(プリカーサーイオン数2000個)と、間期サンプルと相同性が見られたものを差し引いたデータ(同1478個)を用いて、シゾンのゲノムデータベースに対してMASCOTによる検索を行った。検索結果を表1に示す。
データベース検索の結果、CMN262CやCME019Cといった細胞小器官の分裂に関与する既知のタンパク質の遺伝子や、CMD101CやCMJ069CといったGTP結合タンパク質の遺伝子のが、処理後において順位が顕著に上昇した。GTP結合タンパク質は、GTPおよびその加水分解物であるGDPと結合して様々な機能を持つタンパク質のファミリーであり、細胞骨格タンパク質などの生合成や輸送の調節に関わる。したがってこれらのGTP結合タンパク質も、細胞分裂の制御に関することが予想される。
逆に、CMV157C、CMV051C、CMV063C、CMV158Cなど葉緑体にコードされている光合成関連タンパク質の遺伝子は、軒並み順位が変動しないか低下した。これは、間期サンプルにもこれらのタンパク質に由来するプリカーサーイオンが存在しており、それが比較解析によって差し引かれたことを示している。従ってこれらのタンパク質は、細胞周期に非特異的に発現しているタンパク質であると予想される。
このように、本発明の方法によって、分裂期に特異的に存在すると予想されるタンパク質を効率的に抽出することができた。
In order to confirm the effect of the treatment, using the data before the treatment of the mitotic sample (precursor ion number 2000) and the data obtained by subtracting the data that showed homology with the interphase sample (1478), schizon A MASCOT search was performed on the genome database. Table 1 shows the search results.
As a result of database search, the ranking of genes of known proteins involved in organelle division such as CMN262C and CME019C, and genes of GTP-binding proteins such as CMD101C and CMJ069C rose significantly after treatment. GTP-binding proteins are a family of proteins that bind to GTP and its hydrolyzate GDP and have various functions, and are involved in the regulation of biosynthesis and transport of cytoskeletal proteins and the like. Therefore, these GTP binding proteins are also expected to be related to the control of cell division.
Conversely, the genes of the photosynthetic proteins encoded by chloroplasts such as CMV157C, CMV051C, CMV063C, and CMV158C did not change or declined. This indicates that the precursor ions derived from these proteins are also present in the interphase sample, which has been subtracted by comparative analysis. Therefore, these proteins are expected to be non-specifically expressed proteins in the cell cycle.
Thus, the protein of the present invention was able to efficiently extract a protein that is expected to exist specifically in the mitotic phase.

Figure 0005636614
Figure 0005636614

次に、プリカーサーイオンの相同性の判定においてウェルの位置情報を加味することの優位性を、図を参照しながら説明する。図2は間期サンプルと分裂期サンプルとを、設定を変えて照合した結果の比較マトリクスを図示したものである。横軸は間期サンプルのプリカーサーイオンであり、左から順に1番目から1770番目を表す。縦軸は分裂期サンプルのプリカーサーイオンであり、上から順に1番目から2000番目を表す。縦軸と横軸の交点に黒点がついている部分は、対応する縦軸と横軸のプリカーサーイオンが相同と判定されたことを示す。比較の詳細な方法やパラメータは上記の実施例に準じる、
(I)は、一段階目のプリカーサーイオンの比較の際にウェルの位置を考慮せず、プリカーサーイオンのm/zのみで判定した場合のマトリクスである。左上から右下にかけて黒点がシグモイド型に集中しており、この曲線に沿った黒点が、真に相同なプリカーサーイオン同士を相同と判定したものであることが予想される。しかし(I)では曲線の近傍以外にも、マトリクス全体に多くの黒点が分布している。これらは本来異なるプリカーサーイオンを相同とみなした、偽陽性の判定によるものと予想される。
偽陽性を減らすため、二段階目のプロダクトイオンの照合において判定の閾値を(I)の設定よりも上げた結果を(II)に示す。具体的には、40個のプロダクトイオンの照合において、(I)では10個以上が相同と判定されればプリカーサーイオンを相同と判定していたところ、この基準を15個以上に変更したものである。その結果、マトリクス全体に散在する黒点の個数は減ったものの、曲線に沿った黒点も減少している。これは本来相同とみなすべき組み合わせを見落とした、偽陰性の判定が増加したためと予想される。曲線上の黒点の減少は、マトリクスの右下において特に顕著である。
プロダクトイオン照合時の閾値を10に戻し、一段階目の比較でウェルの位置を考慮したものが(III)である。この設定は上記実施例と同じである。(III)では(I)と比べてマトリクス全体に散在する黒点を減らしながら、(II)よりも曲線に沿った黒点の減少を抑えることができた。これらの結果から、一段階目の比較においてウェルの位置情報を加味することは、プリカーサーイオンの相同性の判定に有効であることが示された。
Next, the superiority of adding well position information in determining the homology of precursor ions will be described with reference to the drawings. FIG. 2 illustrates a comparison matrix obtained as a result of collating the interphase sample and the mitotic sample with different settings. The horizontal axis represents the precursor ion of the interphase sample, and represents the 1st to 1770th in order from the left. The vertical axis represents the precursor ion of the mitotic sample, and represents the first to 2000th in order from the top. A black dot at the intersection of the vertical axis and the horizontal axis indicates that the corresponding precursor ions on the vertical axis and the horizontal axis are determined to be homologous. Detailed methods and parameters for comparison are in accordance with the above examples,
(I) is a matrix in the case where determination is made only by m / z of the precursor ion without considering the position of the well in the comparison of the precursor ion at the first stage. Black spots are concentrated in the sigmoid type from the upper left to the lower right, and it is expected that the black spots along this curve are determined to be homologous between the precursor ions that are truly homologous. However, in (I), many black spots are distributed throughout the matrix other than the vicinity of the curve. It is expected that these are due to false positive judgments that originally considered different precursor ions as homologous.
In order to reduce false positives, (II) shows the result of raising the threshold of judgment over the setting of (I) in the second stage product ion matching. Specifically, in the verification of 40 product ions, in (I), if 10 or more were determined to be homologous, the precursor ion was determined to be homologous, but this criterion was changed to 15 or more. is there. As a result, although the number of black spots scattered throughout the matrix is reduced, the black spots along the curve are also reduced. This is presumably due to an increase in false negative judgments that overlooked combinations that should be regarded as homologous. The reduction of black spots on the curve is particularly noticeable at the lower right of the matrix.
The threshold at the time of product ion matching is returned to 10, and the position of the well is taken into consideration in the first stage comparison (III). This setting is the same as in the above embodiment. In (III), compared with (I), the number of black spots scattered throughout the entire matrix was reduced, while the decrease in black spots along the curve was suppressed more than in (II). From these results, it was shown that adding well position information in the first-stage comparison is effective in determining the homology of precursor ions.

以上の実施形態は、本発明の例示や理解の補助を目的としたものにすぎず、特許請求の範囲に記載された保護範囲を限定するものではない。   The above embodiments are merely intended to assist the illustration and understanding of the present invention, and do not limit the scope of protection described in the claims.

(実施例の参考文献)
Yoshida Y, Kuroiwa H, Misumi O, Nishida K, Yagisawa F, Fujiwara T, Nanamiya H, Kawamura F, Kuroiwa T.
Isolated chloroplast division machinery can actively constrict after stretching.
Science. 2006 Sep 8;313(5792):1435-8.PMID: 16960006
(References for Examples)
Yoshida Y, Kuroiwa H, Misumi O, Nishida K, Yagisawa F, Fujiwara T, Nanamiya H, Kawamura F, Kuroiwa T.
Isolated chloroplast division machinery can actively constrict after stretching.
Science. 2006 Sep 8; 313 (5792): 1435-8.PMID: 16960006

本発明はLC-MALDIによって得られたデータの処理方法として汎用性があり、様々な局面で利用可能である。本発明によって、生体組織やそれに由来する抽出物、あるいは化学工業製品など、様々な試料における差分解析が可能となる。その一部を例示するならば、正常組織と病理組織のプロテオームを本発明で比較することによって、後者に特異的に発現する因子や逆に後者で失われる因子、いわゆるバイオマーカーを見出すことができる。これを創薬プロセスに組み込むことで、製薬における生産性の向上や、あらたな創薬ターゲットの発見などが期待される。また化学工業や食品工業などの現場においては、複数の同一製品を比較することで、製品の品質のばらつきや製品に含まれるコンタミネーションをチェックしたり、新品と経年品とを比較して経年劣化による組成変化を検出したりするなど、品質管理にも寄与することが考えられる。
逆に複数の試料間で共通するデータに着目するならば、様々な生体組織に共通して存在する因子を見出し、これをコントロールや標準物質として利用することができる。品質管理においては、異なる製品に共通して含まれる因子を見出すことで、製造環境に由来するユニバーサルなコンタミネーションを検出するなどの利用法が考えられる。
The present invention is versatile as a method for processing data obtained by LC-MALDI, and can be used in various aspects. The present invention enables differential analysis of various samples such as biological tissue, extracts derived therefrom, or chemical industrial products. For example, by comparing the proteome of normal tissue and pathological tissue in the present invention, it is possible to find a factor that is specifically expressed in the latter or a factor that is lost in the latter, a so-called biomarker. . Incorporating this into the drug discovery process is expected to improve productivity in pharmaceuticals and discover new drug discovery targets. Also, in the chemical and food industries, by comparing multiple identical products, you can check product quality variations and contamination contained in the products, or compare new products with aged products over time. It is also possible to contribute to quality control, such as detecting composition changes due to
Conversely, if attention is paid to data common to a plurality of samples, factors common to various biological tissues can be found and used as controls and standard substances. In quality control, it is conceivable to use such methods as detecting universal contamination originating in the manufacturing environment by finding factors that are commonly included in different products.

多対多のデータを比較する場合における、本発明の解析方法の手順を示すフローチャート。The flowchart which shows the procedure of the analysis method of this invention in the case of comparing many-to-many data. プリカーサーイオンの相同性の判定において、ウェルの位置情報を加味することの有用性を示す、処理結果の比較マトリクス図。The comparison matrix figure of a processing result which shows the usefulness of adding the positional information on a well in determination of the homology of a precursor ion.

Claims (11)

液体クロマトグラフィーによって分離した試料の画分をサンプルプレート上に所定の順番で所定の位置にスポットし、これらの画分をマトリックス支援レーザー脱離イオン化法によるイオン化部を備えたタンデム質量分析計に供して得られたプリカーサーイオンの相同性を判定する方法であって、
(1)第一の試料に由来するプリカーサーイオンが取得されたサンプルプレート上の位置に対して、第二の試料に由来するプリカーサーイオンが取得されたサンプルプレート上の位置が所定の関係を満たすことを判定する第一のステップと、
(2)第一のステップにおいてサンプルプレート上の位置が所定の関係を満たすと判定された両プリカーサーイオンのプロダクトイオン群の比較により両プリカーサーイオンに相同性があるかどうか判定する第二のステップと、
を含むことを特徴とする方法。
The fractions of the sample separated by liquid chromatography are spotted on the sample plate in a predetermined order at predetermined positions, and these fractions are subjected to a tandem mass spectrometer equipped with an ionization part by matrix-assisted laser desorption ionization. A method for determining the homology of the precursor ions obtained by
(1) The position on the sample plate from which the precursor ion derived from the second sample satisfies the predetermined relationship with respect to the position on the sample plate from which the precursor ion derived from the first sample is acquired. A first step of determining
(2) a second step of determining whether or not both precursor ions are homologous by comparing the product ions of both precursor ions determined to satisfy the predetermined relationship in the first step. ,
A method comprising the steps of:
上記第一のステップは、さらに、両プリカーサーイオンの質量電荷比が所定の関係を満たすことを判定するステップを備えている、請求項1に記載の方法。 Said first step further, mass-to-charge ratio of both precursor ions includes the step of determining that a predetermined relationship, the method according to claim 1. 上記(2)の要件における両プレカーサーイオンのプロダクトイオン群の比較は、プロダクトイオン群の質量電荷比及びピーク強度を比較することにより行われる、請求項に記載の方法。 The method according to claim 1 , wherein the comparison of the product ion groups of both precursor ions in the requirement (2) is performed by comparing the mass-to-charge ratio and the peak intensity of the product ion groups. さらに、相同性が判定された複数のプリカーサーイオンから、相同性有と判定されたプリカーサーイオンの集合または相同性無と判定されたプリカーサーイオンの集合を取り出すステップを備えている、請求項1に記載の方法。   The method further comprises the step of taking out a set of precursor ions determined to have homology or a set of precursor ions determined to have no homology from a plurality of precursor ions determined to be homologous. the method of. さらに、前記集合を表示するステップを備えてなる請求項4に記載の方法。 5. The method of claim 4 , further comprising displaying the set. 液体クロマトグラフィーによって分離した試料の画分をサンプルプレート上に所定の順番で所定の位置にスポットし、これらの画分をマトリックス支援レーザー脱離イオン化法によるイオン化部を備えたタンデム質量分析計に供して得られたプリカーサーイオンの相同性を判定するためのコンピュータプログラムであって、
(1)第一の試料に由来するプリカーサーイオンが取得されたサンプルプレート上の位置に対して、第二の試料に由来するプリカーサーイオンが取得されたサンプルプレート上の位置が所定の関係を満たすことを判定する第一のステップと、
(2)第一のステップにおいてサンプルプレート上の位置が所定の関係を満たすと判定された両プリカーサーイオンのプロダクトイオン群の比較により両プリカーサーイオンに相同性があるかどうか判定する第二のステップと、
コンピュータに実行させることを特徴とするコンピュータプログラム。
The fractions of the sample separated by liquid chromatography are spotted on the sample plate in a predetermined order at predetermined positions, and these fractions are subjected to a tandem mass spectrometer equipped with an ionization part by matrix-assisted laser desorption ionization. A computer program for determining the homology of the precursor ions obtained by
(1) The position on the sample plate from which the precursor ion derived from the second sample satisfies the predetermined relationship with respect to the position on the sample plate from which the precursor ion derived from the first sample is acquired. A first step of determining
(2) a second step of determining whether or not both precursor ions are homologous by comparing the product ions of both precursor ions determined to satisfy the predetermined relationship in the first step. ,
Computer program characterized by causing a computer to execute the.
上記第一のステップは、さらに、両プリカーサーイオンの質量電荷比が所定の関係を満たすことを判定するステップを備えている、請求項6に記載のコンピュータプログラム。 It said first step further, mass-to-charge ratio of both precursor ions includes the step of determining that a predetermined relationship, the computer program of claim 6. 上記(2)の要件における両プレカーサーイオンのプロダクトイオン群の比較は、プロダクトイオン群の質量電荷比及びピーク強度を比較することにより行われる、請求項6に記載のコンピュータプログラム。 (2) Comparison of product ions of both precursor ions in requirements is done by comparing the mass-to-charge ratio and the peak intensity of the product ion group, computer program of claim 6. さらに、相同性が判定された複数のプリカーサーイオンから、相同性有と判定されたプリカーサーイオンの集合または相同性無と判定されたプリカーサーイオンの集合を取り出すステップを備えている、請求項6に記載のコンピュータプログラム。 Further, the homology of a plurality of precursor ions is determined, and a step of retrieving a set of homologous chromatic been judged precursor ion collection or homology No been judged precursor ion, according to claim 6 of computer programs. さらに、前記集合を表示するステップを備えてなる請求項9に記載のコンピュータプログラム。 Furthermore, the computer program of claim 9 comprising comprising the step of displaying the set. 請求項6乃至10の何れか1項に記載のコンピュータプログラムを記録した、コンピュータで読み取り可能な記録媒体。11. A computer-readable recording medium on which the computer program according to claim 6 is recorded.
JP2010196367A 2010-09-02 2010-09-02 Comparative analysis method of data obtained by LC-MALDI Expired - Fee Related JP5636614B2 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010196367A JP5636614B2 (en) 2010-09-02 2010-09-02 Comparative analysis method of data obtained by LC-MALDI
PCT/JP2011/069885 WO2012029900A1 (en) 2010-09-02 2011-09-01 Comparative analysis method for data obtained through lc-maldi

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010196367A JP5636614B2 (en) 2010-09-02 2010-09-02 Comparative analysis method of data obtained by LC-MALDI

Publications (3)

Publication Number Publication Date
JP2012052940A JP2012052940A (en) 2012-03-15
JP2012052940A5 JP2012052940A5 (en) 2013-10-17
JP5636614B2 true JP5636614B2 (en) 2014-12-10

Family

ID=45772975

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2010196367A Expired - Fee Related JP5636614B2 (en) 2010-09-02 2010-09-02 Comparative analysis method of data obtained by LC-MALDI

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP5636614B2 (en)
WO (1) WO2012029900A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013195115A (en) * 2012-03-16 2013-09-30 Shimadzu Corp Mass spectrometer

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101326280B1 (en) 2012-08-21 2013-11-11 한국항공우주연구원 Portable center of gravity measuring device
JP6148540B2 (en) * 2013-06-07 2017-06-14 株式会社島津製作所 Method for quantitative analysis of granulin peptide using mass spectrometer and program for analysis
CN113508293B (en) * 2019-04-24 2024-05-07 株式会社岛津制作所 Imaging quality analysis device
WO2022209075A1 (en) * 2021-03-30 2022-10-06 株式会社島津製作所 Analysis system and program for analysis system

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6918309B2 (en) * 2001-01-17 2005-07-19 Irm Llc Sample deposition method and system
US7858387B2 (en) * 2003-04-30 2010-12-28 Perkinelmer Health Sciences, Inc. Method of scanning a sample plate surface mask in an area adjacent to a conductive area using matrix-assisted laser desorption and ionization mass spectrometry
JP4602374B2 (en) * 2007-03-30 2010-12-22 株式会社日立ハイテクノロジーズ Chromatography mass spectrometry method and chromatograph mass spectrometer
JP4929149B2 (en) * 2007-12-27 2012-05-09 株式会社日立ハイテクノロジーズ Mass spectrometry spectrum analysis method

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013195115A (en) * 2012-03-16 2013-09-30 Shimadzu Corp Mass spectrometer

Also Published As

Publication number Publication date
JP2012052940A (en) 2012-03-15
WO2012029900A1 (en) 2012-03-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Alseekh et al. Mass spectrometry-based metabolomics: a guide for annotation, quantification and best reporting practices
Cooper et al. An assessment of AcquireX and Compound Discoverer software 3.3 for non-targeted metabolomics
Dunn et al. Mass appeal: metabolite identification in mass spectrometry-focused untargeted metabolomics
Aebersold et al. Mass spectrometry-based proteomics
Karpievitch et al. Liquid chromatography mass spectrometry-based proteomics: biological and technological aspects
Cagney et al. De novo peptide sequencing and quantitative profiling of complex protein mixtures using mass-coded abundance tagging
US9040903B2 (en) Precursor selection using an artificial intelligence algorithm increases proteomic sample coverage and reproducibility
Zimmer et al. Advances in proteomics data analysis and display using an accurate mass and time tag approach
Swanson et al. The continuing evolution of shotgun proteomics
JP4768189B2 (en) Methods for non-targeted complex sample analysis
Yuan et al. Mass spectrometric analysis of histone proteoforms
Holman et al. The use of selected reaction monitoring in quantitative proteomics
US8455818B2 (en) Mass spectrometry data acquisition mode for obtaining more reliable protein quantitation
González Fernández-Niño et al. Standard flow liquid chromatography for shotgun proteomics in bioenergy research
Bailey et al. Intelligent data acquisition blends targeted and discovery methods
Rose et al. Neutron encoded labeling for peptide identification
Van Riper et al. Mass spectrometry-based proteomics: basic principles and emerging technologies and directions
JP5636614B2 (en) Comparative analysis method of data obtained by LC-MALDI
Kislinger et al. Multidimensional protein identification technology: current status and future prospects
Webb-Robertson et al. Current trends in computational inference from mass spectrometry-based proteomics
Wither et al. Mass spectrometry‐based bottom‐up proteomics: Sample preparation, LC‐MS/MS analysis, and database query strategies
Chiou et al. Clinical proteomics: current status, challenges, and future perspectives
Paša‐Tolić et al. Gene expression profiling using advanced mass spectrometric approaches
Paulo Isobaric labeling: Expanding the breadth, accuracy, depth, and diversity of sample multiplexing
Sweet et al. Electron capture dissociation in the analysis of protein phosphorylation

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20130829

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20130829

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20141001

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20141006

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5636614

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees