JP4832168B2 - De novo sequence analysis method, analysis software, storage medium storing analysis software, reagent kit - Google Patents
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Description
本発明は生化学分野におけるプロテオミックスの中でデータベースが存在しないたんぱく質,ペプチドについてアミノ酸配列解析を行うデノボシーケンスにおいて正確にアミノ酸配列解析できるツールに関するものである。 The present invention relates to a tool capable of accurate amino acid sequence analysis in a de novo sequence for performing amino acid sequence analysis on proteins and peptides that do not have a database among proteomics in the biochemical field.
タンパク質の同定やアミノ酸配列解析は、目的のタンパク質を酵素消化して数から数十アミノ酸残基のペプチドフラグメントにしてから、衝突誘起解裂を備えた液体クロマトグラフ質量分析装置により、得られたペプチドフラグメントのマススペクトルの質量数情報と遺伝子情報をもとに作成させたデータベースから合致している数学的値を基に行われてきた。遺伝子的によく研究されているヒトやマウスなどの生物種は、データベースが充実しているが、他の大部分の生物種はデータ登録数が少なくデータベースとして機能していない。もしくはまったくデータベースとして存在していない。データベースが存在しないと衝突誘起解裂を備えた液体クロマトグラフ質量分析装置において得られたマススペクトルだけでは、ペプチドを衝突誘起解裂した後、N末端を有するb系列とC末端を有するy系列の判別が困難になり正確にアミノ酸配列解析は行えない。 For protein identification and amino acid sequence analysis, the target protein is enzymatically digested into peptide fragments of several to several tens of amino acid residues, and then the peptide obtained by a liquid chromatograph mass spectrometer equipped with collision-induced cleavage is used. This has been done on the basis of mathematical values that match from the database created based on the mass number information and gene information of the mass spectrum of the fragment. Biological species such as humans and mice, which are well studied genetically, have a well-developed database, but most other species have few data registrations and do not function as databases. Or it does not exist as a database at all. In the absence of a database, the mass spectrum obtained in a liquid chromatograph mass spectrometer equipped with collision-induced cleavage alone can be used for the b-series having an N-terminus and the y-series having a C-terminus after collision-induced cleavage of the peptide. Discrimination becomes difficult and the amino acid sequence cannot be analyzed accurately.
一般的にデノボシーケンス解析は、衝突誘起解裂を備えた液体クロマトグラフ質量分析計より得られたマススペクトルの質量数情報を基にN末端を含むb系列とC末端を含むy系列の値を区別することなくアミノ酸配列を当てはめていく。このためアミノ酸配列の可能性が多くなり、正確なアミノ酸配列を決定できない。本発明では、タンパク質を酵素消化するさいに縮合反応を優先する酵素選択と反応条件を設定することにより、C末端側に選択的に別の官能基を導入することにより、普通の酵素消化した脱水反応と比較して質量数的に明らかに違いが分かるようになる。この反応を用いることでy系列とb系列を明確に識別することを可能にし、プログラムされたソフトウェアを使って簡単にデノボシーケンスを行うための手法である。 In general, de novo sequence analysis is based on the mass number information of the mass spectrum obtained from a liquid chromatograph mass spectrometer equipped with collision-induced cleavage, and the values of the b series including the N terminus and the y series including the C terminus. The amino acid sequence is applied without distinction. For this reason, the possibility of an amino acid sequence increases, and an accurate amino acid sequence cannot be determined. In the present invention, when enzymatic digestion of a protein is performed, an enzyme selection and a reaction condition that give priority to the condensation reaction are set, and by introducing another functional group selectively on the C-terminal side, dehydration obtained by ordinary enzyme digestion is performed. Compared with the reaction, the difference in mass number becomes clear. By using this reaction, it is possible to clearly distinguish the y series and the b series, and this is a technique for easily performing a de novo sequence using programmed software.
測定すべきタンパク質を酵素消化するさいに、すでに知られている縮合効率の高いリジルエンドペプチダーゼ(Lys−C)酵素を選択し、反応条件は、有機溶媒(ジメチルホルムアミド)高存在下で、酵素反応の至適pHを縮合反応に有利となるようにすこし酸性側にシフトし、基質の10倍以上の導入物質を添加することで、酵素消化するとき縮合反応をさせる。これによりC末端側に質量数の大きな官能基を導入する。導入後、質量分析計で測定するとy系列(官能基の導入されていない)と官能基が導入されているb系列を質量分析計の質量数から簡単に判別できる。 For enzymatic digestion of the protein to be measured, a known lysyl endopeptidase (Lys-C) enzyme with high condensation efficiency is selected, and the reaction conditions are an enzyme reaction in the presence of a high organic solvent (dimethylformamide). The optimum pH is slightly shifted to the acidic side so as to be advantageous for the condensation reaction, and the introduction reaction is carried out by 10 times or more of the substrate so that the condensation reaction is carried out during the enzymatic digestion. This introduces a functional group having a large mass number on the C-terminal side. After introduction, when measured with a mass spectrometer, the y series (with no functional group introduced) and the b series with a functional group introduced can be easily distinguished from the mass number of the mass spectrometer.
本発明により、データベースに依存しないデノボシーケンス解析が正確にかつ短時間に行えるようになる。 According to the present invention, de novo sequence analysis independent of a database can be performed accurately and in a short time.
本発明の一実施例を図面を用いて説明する。 An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1はデノボシーケンス解析反応手順と縮合反応試薬キットの構成図である。タンパク質の入ったチューブ5に試薬キットの有機溶媒(ジメチルホルムアミド)1を25〜75%の範囲で加える、次に試薬キットトリス緩衝液2を75〜25%の範囲で加える。次に試薬キット導入物質(フェニルヒドラジン)3をタンパク質量の約10〜100倍加える。よく攪拌した後試薬キット酵素(Lys−C)4を2〜20μg加え37℃に保ち酵素反応を4時間から16時間行う。この反応キットおよび反応条件により図2のように
H3O+(OH)の代わりに導入基フェニルヒドラジンがペプチド結合(N−C)切断後C末端側に導入される。酵素消化されたペプチドフラグメントは、衝突誘起解裂を備えた液体クロマトグラフ質量分析計でアミノ酸配列解析を行う。図3は、アミノ酸8残基で構成されたペプチドフラグメントのマススペクトルの例を示す。質量分析の衝突誘起気解裂でペプチドフラグメントを解析すると無作為にペプチド結合が切れてマススペクトルのパターンからはN末端を有するb系列とC末端を有するy系列を明確に判別することは困難であるが、導入基フェニルヒドラジンを導入した反応では、C末端側でフェニルヒドラジンの質量数106だけシフトしたマススペクトルが確認される。図4は、質量分析計によって同じ測定試料から酵素消化法を変えて得られた質量数リストである。図5は、図4の2つの質量数リストからデノボシーケンス解析する方法のフローチャートである。図4の酵素消化の質量数リストの最初の値からデノボ酵素消化の質量数リストの値と比較して元の値より質量数で導入基の106シフトしている値を探し出す。それを最後の値まで行い抽出された値がy系列の候補となる。同様に2つのリストから同一の質量数を抽出することでb系列の候補を探しだす。また上記の条件に合わない値は、溶媒やインターナルフラグメントに由来しているイオンとして分類できる。図6はb系列の候補として抽出されたリストとb系列の候補として抽出されたリストである。大きな値から近接した小さな値を引くことでその差がアミノ酸に対応している。この結果からSFL(I)DSGYRのアミノ酸配列解析が可能となる。
FIG. 1 is a configuration diagram of a de novo sequence analysis reaction procedure and a condensation reaction reagent kit. The reagent kit organic solvent (dimethylformamide) 1 is added in the range of 25-75% to the
上記において、縮合効果を有する酵素としては、リジルエンドペプチターゼ,トリプシン,キモトリプシン,サーモライシンの中から選ばれた少なくとも1種であっても同様の効果を得ることができる。 In the above, the same effect can be obtained even if the enzyme having a condensation effect is at least one selected from lysyl endopeptidase, trypsin, chymotrypsin, and thermolysin.
また、導入物質は、アミド,アニリン,ヒドラジン,フェニルヒドラジンの中から選ばれた少なくとも1種を有する物質であっても良い。 Further, the introduced substance may be a substance having at least one selected from amide, aniline, hydrazine, and phenylhydrazine.
また、有機溶媒はジメチルホルムアミド,酢酸エチル,アセトニトリルであっても良い。 The organic solvent may be dimethylformamide, ethyl acetate, or acetonitrile.
1…有機溶媒(ジメチルホルムアミド)、2…pH緩衝液(トリスバファー)、3…導入基用溶液(フェニルヒドラジン)、4…酵素(Lys−C)、5…反応用チューブ。
DESCRIPTION OF
Claims (7)
在下で、基質の10倍以上の導入物質を添加して、酵素消化と縮合反応を同時に行うデノボ酵素消化ステップと、
該デノボ酵素消化を行った試料を衝突誘起解裂機能を備えた質量分析装置を用いてマス
スペクトルを取得するステップと、
該ステップで得られたマススペクトルと、通常の酵素消化を行った試料を衝突誘起解裂
機能を備えた質量分析装置を用いて得られたマススペクトルと比較し、前記導入物質の質
量数だけシフトしているマススペクトルを抽出し、抽出された値をy系列の候補とするス
テップと、
を含むことを特徴とするデノボシーケンス解析方法。 A de novo enzyme digestion step that simultaneously performs enzymatic digestion and condensation reaction using an enzyme having a condensing effect and adding an introduction substance more than 10 times the substrate in the presence of an organic solvent when the protein to be measured is enzymatically digested. When,
Obtaining a mass spectrum of the sample subjected to the de novo enzyme digestion using a mass spectrometer having a collision-induced cleavage function;
The mass spectrum obtained in this step is compared with the mass spectrum obtained using a mass spectrometer equipped with a collision-induced cleaving function for the sample subjected to normal enzyme digestion, and shifted by the mass number of the introduced substance. Extracting a mass spectrum that is being performed, and setting the extracted value as a candidate for a y-series;
A de novo sequence analysis method comprising:
前記縮合効果を有する酵素が、リジルエンドペプチターゼ,トリプシン,キモトリプシ
ン,サーモライシンの中から選ばれた少なくとも1種であることを特徴とするデノボシー
ケンス解析方法。 In claim 1,
The de novo sequence analysis method, wherein the enzyme having the condensation effect is at least one selected from lysyl endopeptidase, trypsin, chymotrypsin, and thermolysin.
前記導入物質が、アミド,アニリン,ヒドラジン,フェニルヒドラジンの中から選ばれ
た少なくとも1種を有する物質であることを特徴とするデノボシーケンス解析方法。 In claim 1 or 2,
The de novo sequence analysis method, wherein the introduced substance is a substance having at least one selected from amide, aniline, hydrazine, and phenylhydrazine.
前記有機溶媒がジメチルホルムアミド,酢酸エチル,アセトニトリルのいずれかである
ことを特徴とするデノボシーケンス解析方法。 In any one of Claims 1-3,
The de novo sequence analysis method, wherein the organic solvent is dimethylformamide, ethyl acetate, or acetonitrile.
とも前記導入物質を含むことを特徴とするデノボシーケンス用試薬キット。 A reagent kit for de novo sequencing, comprising at least the introduction substance for performing the de novo sequence analysis method according to any one of claims 1 to 4.
ムを含むことを特徴とするデノボシーケンス解析ソフト。 A de novo sequence analysis software comprising a program for executing the de novo sequence analysis method according to claim 1.
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