2020年7月29日 | 新着情報
論文紹介：当研究所が開発した質量分析法「HiRID™-MS/MS」を用いた
東京大学との共同研究成果がNature Chemistry誌に掲載
概要
当研究所と東京大学・尾仲宏康特任教授らとの共同研究グループは、当研究所が開発した気相ラジカル照射を用いた質量分析法「HiRID-MS/MS」を用い、脂質とペプチドとから構成される天然物の新たな一群を発見してその分子構造を明らかにしました。今回発見された「PK/RiPPハイブリッドリポペプチド」と呼ばれる化合物群はゴードビオニン(goadvionin)と命名され、グラム陽性菌の増殖を阻害する活性を有することから新規医薬品のリード化合物としての期待があります。
この研究成果はNature Chemistry誌のオンライン版に7月27日（イギリス夏時間）に掲載されました。[文献1]
技術の詳細
従来、質量分析法で標的分子の構造を解析するためには、標的分子に対してアルゴンなどの不活性ガスを衝突させて断片化し(CID, Collision-Induced Dissociation)、生成した断片群を解析する手法が一般的でした。しかし分子によっては開裂しにくい場合があり、構造決定の決め手を欠くことがありました。
この課題に対して当研究所では、通常のCID法で用いられる不活性ガス分子に替えて化学的に活性なラジカル分子(あるいは原子)を衝突させる「HiRID法(Highly-integrated Radical Induced Dissociation)」を開発しました。ラジカル種としては例えば水素ラジカル[H·]やヒドロキシルラジカル[OH·]などを用います。なお、重要な要素技術である高効率ラジカル生成源は産学連携の共同研究により開発し[文献2～7]、またラジカルがもたらす開裂反応の機構に関しても産官学連携の共同研究により理論的解明を進めています[文献8～12]。
HiRID法の適応分野は幅広く、例えば従来法では解析しにくかったC-C結合を多く含む脂質類の解析[文献13, 14]・ペプチドの翻訳後修飾解析[文献10～12]・ポリエーテルの分子構造解析[文献15]・未知物質の分子構造解析[文献16]など多くの適用事例が示されており、さらに拡がりつつあります。
今回の研究では、非常に長く複雑な炭素鎖に対し、その構造を効率的に解析できたことが大きな成果です。PK/RiPPハイブリッドリポペプチドは脂質とペプチドとが複合した、特徴的な骨格を有する天然化合物です。長いアシル鎖に6つのヒドロキシ基と1つの二重結合が存在しますが、HiRID法によってその詳細な構造を初めて解明できたことが今回の発表の大きなモチベーションとなりました。このような先進のHiRID技術をさらに深化かつ汎用化すべく、当社ではHiRID-MS/MSの実用化を目指してトリプル四重極型LC-MSやQ-TOF型LC-MSへの接続と評価実験に取り組むなど、今後も一層の研究開発を進めてまいります。
※特許第06229790号と他3件
発表誌：
Ryosuke Kozakai, Takuto Ono, Shotaro Hoshino, Hidenori Takahashi, Yohei Katsuyama, Yoshinori Sugai, Taro Ozaki, Kazuya Teramoto, Kanae Teramoto, Koichi Tanaka, Ikuro Abe, Shumpei Asamizu and Hiroyasu Onaka
"Acyltransferase that catalyses the condensation of polyketide and peptide moieties of goadvionin hybrid lipopeptides"
Nat. Chem., published online, 2020
DOI: 10.1038/s41557-020-0508-2
プレスリリース：
新たな化学構造解析技術が拓く、新たな天然物骨格構造の発見 ～新規質量分析技術により、有用天然物の新たな一大グループが発見された～
【参考文献】
1) (本発表)
Ryosuke Kozakai, Takuto Ono, Shotaro Hoshino, Hidenori Takahashi, Yohei Katsuyama, Yoshinori Sugai, Taro Ozaki, Kazuya Teramoto, Kanae Teramoto, Koichi Tanaka, Ikuro Abe, Shumpei Asamizu and Hiroyasu Onaka
"Acyltransferase that catalyses the condensation of polyketide and peptide moieties of goadvionin hybrid lipopeptides"
Nat. Chem., published online, 2020
DOI: 10.1038/s41557-020-0508-2
2) Hidenori Takahashi, Sadanori Sekiya, Takashi Nishikaze, Kei Kodera, Shinichi Iwamoto, Motoi Wada, Koichi Tanaka
"Hydrogen Attachment/Abstraction Dissociation (HAD) of Gas-Phase Peptide Ions for Tandem Mass Spectrometry"
Anal. Chem., 88, 7, 3810-3816, 2016
DOI: 10.1021/acs.analchem.5b04888
3) 高橋秀典
"気相ラジカル種を用いた有機分子のフラグメンテーション"
J. Mass Spectrom. Soc. Jpn., 65, 6, 268-273, 2017
DOI: 10.5702/massspec.17-90
4) Yuji Shimabukuro, Hidenori Takahashi, Shinichi Iwamoto, Koichi Tanaka, Motoi Wada
"Tandem Mass Spectrometry of Peptide Ions by Microwave Excited Hydrogen and Water Plasmas"
Anal. Chem., 90, 12, 7239-7245, 2018
DOI: 10.1021/acs.analchem.8b00344
5) 高橋秀典
"気相ラジカルを用いた新規タンデム質量分析装置(HAD-MS/MS)の開発"
島津評論, 75(3・4), 123-129, 2019
6) Hidenori Takahashi
"Development of Novel Tandem Mass Spectrometer (HAD-MS/MS) Using Gas-Phase Radicals"
SHIMADZU REVIEW, 75, No.3・4, 2018
7) Yuji Shimabukuro, Hidenori Takahashi, Shinichi Iwamoto, Koichi Tanaka and Motoi Wada
"Microwave excitation of a low-energy atomic hydrogen"
Plasma Sources Sci. Technol., 29, 015005, 2020
DOI: 10.1088/1361-6595/ab5e60
8) Daiki Asakawa, Hidenori Takahashi, Shinichi Iwamoto, Koichi Tanaka
"Fundamental study of hydrogen-attachment-induced peptide fragmentation occurring in the gas phase and during the matrix-assisted laser desorption/ionization process"
Phys. Chem. Chem. Phys., 20, 13057-13067, 2018
DOI: 10.1039/C8CP00733K
9) Daiki Asakawa, Hidenori Takahashi, Shinichi Iwamoto and Koichi Tanaka
"Hydrogen atom attachment to histidine and tryptophan containing peptides in the gas phase"
Phys. Chem. Chem. Phys., 21, 11633-11641, 2019
DOI: 10.1039/c9cp00083f
10) Daiki Asakawa, Hidenori Takahashi, Shinichi Iwamoto, Koichi Tanaka
"De Novo Sequencing of Tryptic Phosphopeptides Using Matrix-Assisted Laser Desorption/Ionization Based Tandem Mass Spectrometry with Hydrogen Atom Attachment"
Anal. Chem., 90, 4, 2701-2707, 2018
DOI: 10.1021/acs.analchem.7b04635
11) Daiki Asakawa, Hidenori Takahashi, Sadanori Sekiya, Shinichi Iwamoto and Koichi Tanaka
"Sequencing of Sulfopeptides Using Negative-Ion Tandem Mass Spectrometry with Hydrogen Attachment/Abstraction Dissociation"
Anal. Chem., 91, 16, 10549-10556, 2019
DOI: 10.1021/acs.analchem.9b01568
12) Daiki Asakawa, Hidenori Takahashi, Shinichi Iwamoto and Koichi Tanaka
"Hydrogen attachment dissociation of peptides containing disulfide bonds"
Phys. Chem. Chem. Phys., 21, 26049-26057, 2019
DOI: 10.1039/C9CP03923F
13) Hidenori Takahashi, Yuji Shimabukuro, Daiki Asakawa, Shosei Yamauchi, Sadanori Sekiya, Shinichi Iwamoto, Motoi Wada, Koichi Tanaka
"Structural Analysis of Phospholipid Using Hydrogen Abstraction Dissociation and Oxygen Attachment Dissociation in Tandem Mass Spectrometry"
Anal. Chem., 90, 12, 7230-7238, 2018
DOI: 10.1021/acs.analchem.8b00322
14) Hidenori Takahashi, Yuji Shimabukuro, Daiki Asakawa, Akihito Korenaga, Masaki Yamada, Shinichi Iwamoto, Motoi Wada, Koichi Tanaka
"Identifying Double Bond Positions in Phospholipids Using Liquid Chromatography-Triple Quadrupole Tandem Mass Spectrometry Based on Oxygen Attachment Dissociation"
Mass Spectrom (Tokyo), 8(2), S0080, 2019
DOI: 10.5702/massspectrometry.S0080
15) Daiki Asakawa, Hidenori Takahashi, Shinichi Iwamoto and Koichi Tanaka
"Characterization of Polyethers Using Tandem Mass Spectrometry with Hydrogen Abstraction Dissociation and Thermal Activation"
J. Am. Soc. Mass Spectrom., 31, 2, 450-457, 2020
DOI: 10.1021/jasms.9b00148
16) Masamitsu Maekawa, Isamu Jinnoh, Yotaro Matsumoto, Aya Narita, Ryuichi Mashima, Hidenori Takahashi, Anna Iwahori, Daisuke Saigusa, Kumiko Fujii, Ai Abe, Katsumi Higaki, Shosei Yamauchi, Yuji Ozeki, Kazutaka Shimoda, Yoshihisa Tomioka, Torayuki Okuyama, Yoshikatsu Eto, Kousaku Ohno, Peter T Clayton, Hiroaki Yamaguchi and Nariyasu Mano
"Structural Determination of Lysosphingomyelin-509 and Discovery of Novel Class Lipids from Patients with Niemann-Pick Disease Type C"
Int. J. Mol. Sci., 20, 5018, 2019
DOI: 10.3390/ijms20205018
※HiRIDおよびLCMS-IT-TOFは、株式会社島津製作所の商標です。