JP2004101477A - Two-dimensional high-performance liquid chromatograph apparatus and protein analyzer using the same - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明の目的は高分離能を有し且つ自動的に高精度の分析が可能な高速液体クロマトグラフ装置及びそれを用いた蛋白質分析装置を提供することにある。
【解決手段】200μl/min以下の定量でグラジエント溶離液を送液する前段送液手段12と、試料及びグラジエント溶離液を送液流路へ導入するオートサンプラ14と、前段分離カラム16と、を備えた前段分離部と、トラップカラム20で脱塩処理を行う脱塩部と;100μl/min以下の定量でグラジエント溶離液を送液する後段送液手段22と、後段分離カラム24を備えた後段分離部と;前記後段分離部と接続された質量分析部26と;前記オートサンプラによる流路への導入操作、前記送液手段の操作、及び送液流路の切り換え操作を制御する制御部28を備えたことを特徴とする2次元高速液体クロマトグラフ装置及びそれを用いた蛋白質分析装置。
【選択図】 図1An object of the present invention is to provide a high-performance liquid chromatograph having a high resolution and capable of automatically performing high-precision analysis, and a protein analyzer using the same.
A pre-stage liquid supply means for supplying a gradient eluent at a fixed amount of 200 μl / min or less, an autosampler for introducing a sample and a gradient eluate into a liquid supply flow path, and a pre-stage separation column. A first-stage separation unit provided with a desalting unit for performing desalination treatment in the trap column 20; a second-stage liquid sending means 22 for sending a gradient eluent at a fixed amount of 100 μl / min or less; and a second stage provided with a second-stage separation column 24 A separation unit; a mass analysis unit 26 connected to the post-stage separation unit; and a control unit 28 for controlling the operation of introducing the liquid into the flow path, the operation of the liquid feeding unit, and the switching operation of the liquid feeding flow path by the autosampler. A two-dimensional high-performance liquid chromatograph apparatus comprising: and a protein analyzer using the same.
[Selection diagram] Fig. 1
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は2次元高速液体クロマトグラフ装置及びそれを用いた蛋白質分析装置、特に蛋白質の分離分析における自動化、及び分析精度の改良に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年のゲノムプロジェクトのような遺伝子情報の解析プロジェクトの進展に伴い明らかにされた膨大な遺伝子情報と、細胞内で複雑に相互作用している多様なタンパク質との関連を明らかにすることにより、遺伝子の機能解析を進めていくことが求められている。プロテオーム解析は、細胞の機能を支える多様なタンパク質の関係を総合的にとらえようとする試みである。しかし現在の分析技術では、タンパク質の解析には多大な時間と労力が必要とされており、このように多様性に富むタンパク質の集合であるプロテオームの変化を、総合的に、しかも迅速に把握することが求められている。従来、プロテオーム解析に一般的に用いられている手法としては、2次元電気泳動法等がある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
このプロテオーム解析に高速液体クロマトグラフを適用し、様々な成分からなる混合物を分離する場合、従来の高速液体クロマトグラフ装置では、用いるカラムの特性と各成分の特性との関係等から分離能に限界があった。すなわち、例えば成分として多数の成分が混在しているときには、各成分の極性等の性質やカラム特性により、よく分離される成分もある一方でカラムを通しても十分に分離されない一群の成分も同時に存在する場合がある。
【0004】
また、従来蛋白質の分離分析として一般的に行われている電気泳動法では、高い分離能で分離できる一方で、自動化が困難で再現性や定量性の確保が難しいという問題があった。
本発明は前記従来技術の課題に鑑み為されたものであり、その目的は高分離能を有し且つ自動的に高精度の分析が可能な高速液体クロマトグラフ装置及びそれを用いた蛋白質分析装置を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明の2次元高速液体クロマトグラフ装置は、グラジエント溶離により分離カラムで分離された試料中の各成分を検出する高速液体クロマトグラフ装置において、
200μl/min以下の定量でグラジエント溶離液を送液する前段送液手段と、
試料及びグラジエント溶離液を送液流路へ導入するオートサンプラと、
該試料を各成分へ分離する前段分離カラムと、
を備えた前段分離部と、
前記前段分離部で分離された各分離成分をトラップするカラムを備え、ポンプにより該カラムに洗浄液を流して該各分離成分について脱塩処理を行う脱塩部と、
100μl/min以下の定量でグラジエント溶離液を送液する後段送液手段と、
前記各分離成分ごとにさらに分離を行う後段分離カラムと、
を備えた後段分離部と、
前記後段分離部と接続された質量分析部と、
前記オートサンプラによる流路への導入操作、前記送液手段の操作、及び送液流路の切り換え操作を制御する制御部を備えたことを特徴とする。
【0006】
また、前記装置において、
前記前段分離カラムはイオン交換カラムであり、
前記後段分離カラムは逆相カラムであり、
前記オートサンプラから一のグラジエント溶離液を前記イオン交換カラムに導入して分離成分を脱塩部のカラムにトラップし、該分離成分について脱塩部での脱塩処理、後段分離部での逆相分離、及び質量分析部での試料検出を行い、
続いて前記オートサンプラに準備した他の各グラジエント溶離液についても同様に各部における操作を行うことが好適である。
【0007】
本発明の蛋白質分析装置は、前記装置を用い、
あらかじめ分析対象の蛋白質をペプチドに分解する前処理を行った、該ペプチドを含む混合物を試料として用い、
前記各分離部での分離により前記混合物から各ペプチドを分離し、
前記質量分析部で該分離されたペプチドについて質量分析を行い、該ペプチドのアミノ酸配列を同定することを特徴とする。
【0008】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づき本発明の実施形態について説明する。
図1には、本発明の一実施形態に係る2次元高速液体クロマトグラフ装置の概略図が示されている。同図の該装置10は、送液手段12、オートサンプラ14、及びイオン交換カラム16を含む前段分離部と、ポンプ18及びトラップカラム20を含む脱塩部と、グラジエント送液手段22及び逆相カラム24を含む後段分離部と、後段分離部に接続された質量分析部26を備えている。
そして、これらの各部における分析操作をコンピュータ28からなる制御部で制御している。
【0009】
以下、測定手順に従い本装置について説明する。
前段分離部
本実施形態では、前段分離部の送液手段12として最初のグラジエント溶離液を満たしたシリンジポンプを備え、コンピュータ28からの駆動制御により、該溶離液を定量でイオン交換カラム16へ送液する。前段分離部の溶離液流量としては、極微量試料に対する高分離能での分離を可能とするために200μl/min以下が好適である。前段分離部の溶離液流量は、多数成分からなる試料をよく分離できるように試料負荷を考慮して決定される。
また、イオン交換カラム16の固定相としては、イオン交換クロマトグラフの固定相として用いられる各種イオン交換体が、試料の性質等に応じて適宜用いられる。
【0010】
分析対象の試料を含む試料溶液は、オートサンプラ14から導入される。さらに、イオン強度が異なる各グラジエント溶離液もオートサンプラ14から導入される。ここで使用するオートサンプラは従来HPLCで用いられているものであり、複数の試料を自動的に連続分析するための装置として市販されているものを含むが、これと同一の機能を有するもの、及び目的に応じて測定性能を改善するために市販のオートサンプラを改良したものも含む。
【0011】
このようなオートサンプラとして、図2に示した構成のものが例示される。図2において、バイアルAには試料溶液が、そしてバイアルB、C、Dにはイオン強度が異なる各グラジエント溶離液が封入されており(従来の使用方法ではバイアルB、C、Dに他の試料溶液が封入される)、ラック上に配列されている。
バイアルから試料溶液又は各グラジエント溶離液を採取するニードル32は、ループ34を介してインジェクタバルブ36に連結されている。また、該ニードルは図示しない駆動機構に保持されて、バイアル、洗浄ポート38、インジェクションポート40の間を移動することができる。バルブ42は、回転式の六方バルブで、機械力によって往復運動するように構成されたプランジャ44により吸入吐出される液体の流路を切り換えるものである。46は洗浄液ボトルである。インジェクタバルブ36は、液体クロマトグラフ装置10の送液流路へ連結されており、シリンジポンプに満たした最初の溶離液の流れの中に試料溶液又は後続のグラジエント溶離液を導入するものである。
【0012】
このように構成されたオートサンプラにより試料又はグラジエント溶離液を導入する操作の一例は次の通りである。バルブ42は、図に示すようにポート0−aが連通する位置において、ニードル32をバイアルAに挿入し、プランジャ44を引いて所定量の試料溶液を吸い上げる。吸い上げた試料溶液はループ34内に留まり、バルブ42やプランジャ44までは至らない。次に、ニードル32をバイアルAから抜き、インジェクションポート40に移動させる。インジェクタバルブ36を動作させ、ループ34内の試料溶液をイオン交換カラムへ続く送液流路中に導入することでシリンジポンプからの最初の溶離液による分離が開始される。そして、次にバイアルBに封入された溶離液で試料の分離をする際には、ニードル32をバイアルBまで移動させた後、上記の各操作を繰り返す。続いてバイアルC、Dに封入された溶離液で試料の分離をする際にも同様の操作を繰り返す。
【0013】
このように、オートサンプラを試料の導入のみに使用するのではなく、各グラジエント溶離液の導入、送液にも適用することで、従来からある装置を用いて試料を導入すると共にグラジエント送液のシステムを構築できる利点がある。
【0014】
オートサンプラから導入された試料の一部は、図1のイオン交換カラム16で最初の溶離液により分離されて該カラムから流出し、六方バルブ30を経由して接続されたトラップカラム20に分離された状態でトラップされる。トラップカラム20中の該分離試料は、後述の脱塩、逆相グラジエント分離、質量分析の一連の操作を経て分析される。続いて、イオン交換カラム16に残留している試料は、図2のバイアルBからの溶離液でその一部が分離されてイオン交換カラム16から流出し、トラップカラム20にトラップされ、同じく脱塩、逆相グラジエント分離、質量分析の一連の操作を経て分析される。さらにバイアルC、続いてバイアルDからの溶離液でイオン交換カラム16に残留している試料は分離されてトラップカラム20にトラップされ、同様に後続の過程を経て分析される。
【0015】
脱塩部
前段分離部では、試料中の各成分のイオン性等に基づいてある程度までの分離は可能であるが、必ずしも十分な分離が行えない場合がある。特に蛋白質分析における試料のように様々なペプチドを含む混合成分を用いた場合には、イオン交換分離による各分離成分は単一のペプチドまでには分離されず、複数のペプチド成分を含んだ状態である場合がある。そして、後続の検出器として質量分析器を用いて分析を行うためには、単一成分まで分離する必要がある。
そこで、本装置では、さらに後段分離部で逆相分離を行い2段階目の分離を行う。
【0016】
しかし、前記各分離成分をそのまま逆相分離系へ導入した場合、該成分中に含まれる塩が後続の質量分析器に混入してしまい、その性能に影響してしまうという問題がある。
そこで、本発明では、イオン交換カラム16からの分離成分の脱塩処理を行うための脱塩部を備えている。
イオン交換カラム16からの分離成分が、六方バルブ30を介して前段分離部に後続するトラップカラム44にトラップされた後、ポンプ18からトラップカラム20へ、例えば有機酸の水溶液等の洗浄液を送液し、各分離成分はトラップカラム20中で脱塩処理される。さらに場合によってはその他の不純物も同時に該分離成分から洗い流され、濃縮された分離成分が得られる。
【0017】
後段分離部
トラップカラム20で前記各分離成分を脱塩処理した後、六方バルブ30を回転して流路を切り替える。そして各分離成分は逆相カラム24へ送られ、逆相分離用の溶離液によりグラジエント分離される。
【0018】
後段分離部の送液手段22では、図3に示すように2種類の各溶離液成分が2つの各シリンジポンプ50a、50bからそれぞれ定量で圧送され、ミキサ52で各成分を混合することにより、各溶離液成分が任意の組成比率で混合された溶離液が調整され、逆相カラム24へ導入される。
溶離液の組成比率はコンピュータ28の制御により段階的に変えられ、溶出強度勾配を有する一連の溶離液として逆相カラム24へ導入され、グラジエント分離が行われる。前記各分離成分は、溶離液の溶出強度に基づいてさらに各成分に分離される。
後段分離部の溶離液流量としては、極微量試料に対する高分離能での分離を可能とするために100μl/min以下が好適である。
【0019】
また、nl/minオーダーの溶離液流量で送液する場合、特に500nl/min以下の溶離液流量で送液する場合には、図4に示す送液手段を用いることが好適である。同図の送液手段では、逆相カラムへ導入する溶離液として、それぞれ前記各分離成分に対する溶出強度が異なる複数の各溶離液が調整され、それぞれ所定の容量を有する分岐流路60、60・・・にあらかじめ格納されている。各溶離液は、定量ポンプ62により圧送され、バルブ64のポートを通過した後、10ポートの多岐管66(例えばVICI社製のZ10M1)に接続された10本の分岐流路60、60・・・にそれぞれ格納される。
【0020】
分岐流路60、60・・・の数及び形状等は特に限定されず、分析目的に応じて適宜選択されるが、本実施形態では10本の分岐流路がそれぞれ内径0.25mm、長さ200mm、容量10μlのPEEK管で形成されており、所定量の各溶離液を格納する。
バルブ64のポート68の開閉切り換えによって、各分岐流路60、60・・・に対して、シリンジ70から直接溶離液を充填できるようにすることもできる。これにより、配管をその都度調整して溶離液の交換又は補充を行う手間が解消される。
また、分岐流路60、60・・・への各溶離液の充填は、コンピュータ28による自動制御で行うようにしてもよい。具体的には、各分岐流路60、60・・・に対して、所定組成の各溶離液を自動調合作成し、順次自動で各分岐流路60、60・・・に送液及び格納するようにする。この手段を採用すると、溶離液の充填精度を高めることができるので、分析精度を向上させることが可能となる。
【0021】
また、ロータリー型のバルブ72は各分岐流路60、60・・・に一時格納された各溶離液を選択するための手段として機能し、所定のポート74を開放することによって所望の溶離液を後続のカラムへ流すことができる。なお、バルブ72の出口部分には、図示しないコントローラが接続されており、図1のコンピュータ28からの電気信号により、バルブ位置の選択を制御している。
【0022】
分岐流路60、60・・・中に所定量格納された各溶離液は、その所定量ごとに順次逆相カラム24へ連続的に導入される。すなわち、10本の分岐流路に格納された10種類の溶出強度が異なる各溶離液によって、10段階の溶出強度勾配を有する一連の溶離液として逆相カラム24へ導入され、グラジエント分離が行われる。そして、イオン交換分離による前記各分離成分ごとに、さらに各成分に分離される。
【0023】
逆相分離用の溶離液としては揮発性の酸を含む逆相系の溶媒が好適に用いられ、試料や逆相カラムの性質等により適宜調整される。
また、逆相カラムの固定相としては、逆相クロマトグラフの固定相として用いられる各種固定相が、溶離液や試料の性質等に応じて適宜用いられる。
【0024】
質量分析部
このようにして2段階の分離により単一成分へ分離された後、後段分離部に直結する質量分析器26により各成分の定性、定量分析が行われる。高速液体クロマトグラフと質量分析計のインターフェースとしては、ESI(エレクトロスプレーイオン化)、APCI(大気圧化学イオン化)等が用いられる。また、質量分析計としては飛行時間型やイオントラップ型などの構成も適用され得る。
【0025】
制御部
なお、本実施形態ではオートサンプラによる試料及び溶離液の流路への注入、各送液手段の操作、及び六方バルブ30による流路の切り換え等一連の測定操作は図1のコンピュータ28により制御されており、高分離能での分析が連続的、自動的に行うことができる。
【0026】
蛋白質分析装置
以下、上記の実施形態にかかる2次元高速液体クロマトグラフ装置を用いた蛋白質分析について説明する。
蛋白質分析を行う場合には、分析対象である蛋白質を含む混合物について、あらかじめ酵素による消化処理で該蛋白質を多数のペプチドに分解したものを試料として用いる。
【0027】
図1において、前段分離部のイオン交換カラム16に導入された試料は、主にイオン性に基づきある程度の分離が行われる。しかし、試料は様々なペプチドを含んでおり、各分離成分は単一のペプチドまでには分離されず、複数のペプチド成分を含んでいる。
そこで、脱塩部を通して後段分離部で逆相分離を行い、更に各分離成分ごとに2段階目の分離を行う。
【0028】
このようにして、2段階の分離により試料中の測定対象である各ペプチド成分ごとにまで分離された後、直結された質量分析計26において各ペプチド成分のアミノ酸配列の同定が行われる。
質量分析により同定されたペプチド断片のアミノ酸配列は、各アミノ酸と遺伝子コードとの相関から遺伝子コード配列へ翻訳される。さらに、すでに配列がわかっている染色体の全遺伝子コード配列中の、前記配列に該当する部分が同定され、当該配列部分の周囲の配列から前記ペプチド断片を構成成分とする、試料中の特定蛋白質の存在及びそのアミノ酸配列が明らかになる。
【0029】
【実施例】
図1に示した本発明の装置を用いて人体中の血清アルブミン(HSA)のトリプシン分解物、又は大腸菌タンパク質トリプシン分解物の2次元ナノ液体クロマトグラムを測定した。前段分離部の分離カラムにアニオン交換カラム(QA 10μm 0.8mmID×3mmL 10μl/min)を、後段分離部の分離手段として逆相カラム(C18 3μm 0.15mmID×45mmL 100nl/min)を使用した。また、脱塩部に小型のトラップカラム(C18 3μm 0.5mmID×1mmL)を設け、イオン交換分離後の分離成分をぎ酸水溶液で洗浄後に逆相カラムで分離し、質量分析計(ESI−TOF MS:Q−tof micro キャピラリ電圧1500V)に導入した。
【0030】
前段分離部の送液手段にシリンジポンプを使用し、最初のグラジエント溶離液であるA液(25mM Tris−HClpH8.0)をシリンジに満たした。オートサンプラの1番目のバイアルには試料(HSA 100fmol/μl 10μl、或いは大腸菌タンパク質 1μg/10μl)を、2〜4番目のバイアルにはグラジエント溶離液(2番目:A+20mM NaCl 15μl 3番目:A+40mM NaCl 15μl 4番目:A+400mM NaCl 40μl)をあらかじめ封入し、この順に送液流路へ導入してグラジエント分離を行った。
【0031】
また、逆相カラムに導入する溶離液としては、C液(0.1%ギ酸水溶液)及びD液(0.1%ギ酸アセトニトリル水溶液)の混合液を用い、100%C液に対して2%/minの割合でD液を混合してグラジエント溶離を行った。
【0032】
図5にHSAを試料とした測定結果を、図6に大腸菌タンパク質を試料とした測定結果を示した。また、図7には質量分析計としてTOF型を用い、衝突誘起解離分析測定の結果(試料:大腸菌タンパク質)を示した。測定操作は再現的に作動し、大腸菌タンパク質フラグメントのアミノ酸配列を自動的に分離同定できた。
【0033】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の2次元高速液体クロマトグラフ装置によれば、前段と後段で試料に対する分離特性がそれぞれ異なる分離部を設けたことにより、高分離能での分析が可能になる。
また、各分離部の間に脱塩部を設けることとしたので、各分離部を連結して測定することが可能であり、質量分析部との連結も可能となり高精度の測定が可能となる。
また、オートサンプラによる試料及び溶離液の流路への注入、各送液手段の操作、及び送液流路の切り換え等一連の測定操作を制御する制御部を設けることとしたので、高分離能での分析を連続的、自動的に行うことが可能となる。
また、本発明の2次元高速液体クロマトグラフ装置を用いて蛋白質分析を行うことにより、複雑なペプチド混合物についてペプチドのアミノ酸配列同定が自動的かつ高精度で可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係る2次元高速液体クロマトグラフ装置の概略構成図である。
【図2】本発明の装置が備えるオートサンプラの一例を示す概略構成図である。
【図3】後段送液部の一例を示す概略構成図である。
【図4】後段送液部の一例を示す概略構成図である。
【図5】実施例の測定結果である。
【図6】実施例の測定結果である。
【図7】実施例の測定結果である。
【符号の説明】
10:2次元高速クロマトグラフ装置 12:送液手段 14:オートサンプラ
16:イオン交換カラム 18:ポンプ 20:トラップカラム 22:グラジエント送液手段 24:逆相カラム 26:質量分析部 28:コンピュータ
30:六方バルブ 32:ニードル 34:ループ 36:インジェクタバルブ 38:洗浄ポート 40:インジェクションポート 42:バルブ 44:プランジャ 46:洗浄液ボトル 50a、50b:シリンジポンプ 52:ミキサ 60:分岐流路 62:定量ポンプ 64:バルブ 66:多岐管 68:ポート 70:シリンジ 72:バルブ 74:ポート[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a two-dimensional high-performance liquid chromatograph and a protein analyzer using the same, and more particularly to automation in separation and analysis of proteins and improvement in analysis accuracy.
[0002]
[Prior art]
By clarifying the relationship between the vast amount of genetic information revealed with the progress of genetic information analysis projects such as the genome project in recent years, and various proteins that interact in a complex manner in cells, It is required to carry out functional analysis of. Proteome analysis is an attempt to comprehensively capture the relationships among various proteins that support cell functions. However, current analysis techniques require a great deal of time and effort to analyze proteins, and comprehensively and quickly grasp changes in the proteome, which is a collection of such diverse proteins. Is required. Conventionally, a two-dimensional electrophoresis method or the like is generally used for proteome analysis.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
When a high-performance liquid chromatograph is applied to this proteome analysis to separate a mixture of various components, the resolution of the conventional high-performance liquid chromatograph is limited by the relationship between the characteristics of the column used and the characteristics of each component. was there. That is, for example, when a large number of components are mixed as components, depending on the properties such as the polarity of each component and column characteristics, some components are well separated, but a group of components that are not sufficiently separated even through a column also exist at the same time. There are cases.
[0004]
In addition, electrophoresis, which has been generally performed as a conventional separation analysis of proteins, has a problem that, although separation can be performed with high resolution, automation is difficult and reproducibility and quantitativeness are difficult to secure.
The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the prior art, and has as its object a high-performance liquid chromatograph apparatus having high resolution and capable of automatically performing high-precision analysis, and a protein analyzer using the same. Is to provide.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a two-dimensional high-performance liquid chromatograph of the present invention is a high-performance liquid chromatograph that detects each component in a sample separated by a separation column by gradient elution,
A first-stage liquid sending means for sending a gradient eluent at a fixed amount of 200 μl / min or less;
An autosampler for introducing the sample and the gradient eluent into the liquid sending flow path,
A pre-stage separation column for separating the sample into components,
A pre-stage separation unit with
A desalting unit comprising a column for trapping each of the separated components separated in the pre-stage separation unit, and performing a desalting treatment on each of the separated components by flowing a washing liquid through the column by a pump.
A second-stage liquid sending means for sending the gradient eluent at a fixed amount of 100 μl / min or less;
A post-stage separation column that further separates each of the separation components,
A post-separation unit with
A mass spectrometry unit connected to the post-stage separation unit,
A control unit is provided for controlling the operation of introducing the liquid into the flow channel by the autosampler, the operation of the liquid feeding means, and the switching operation of the liquid feeding flow channel.
[0006]
Further, in the device,
The pre-stage separation column is an ion exchange column,
The post-separation column is a reversed-phase column,
One gradient eluent from the autosampler is introduced into the ion exchange column to trap the separated components in the column of the desalting section, the separated components are desalted in the desalting section, and the reversed phase is separated in the subsequent separation section. Perform separation and sample detection in the mass spectrometer,
Subsequently, it is preferable to similarly perform the operation in each of the other gradient eluents prepared in the autosampler.
[0007]
The protein analyzer of the present invention uses the above device,
Using a mixture containing the peptide, which has been pre-processed to decompose the protein to be analyzed into peptides in advance, as a sample,
Separating each peptide from the mixture by separation at each separation section,
The mass spectrometry section performs mass spectrometry on the separated peptide to identify an amino acid sequence of the peptide.
[0008]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic view of a two-dimensional high-performance liquid chromatograph according to an embodiment of the present invention. The apparatus 10 shown in FIG. 1 includes a pre-separation unit including a liquid sending unit 12, an
The analysis operation in each of these units is controlled by a control unit including a
[0009]
Hereinafter, the present apparatus will be described according to the measurement procedure.
Pre-stage separation unit In the present embodiment, a syringe pump filled with the first gradient eluent is provided as the liquid sending means 12 of the pre-stage separation unit, and the eluate is quantitatively ion-exchanged by drive control from the
Further, as the stationary phase of the
[0010]
A sample solution containing a sample to be analyzed is introduced from the
[0011]
As such an autosampler, one having the configuration shown in FIG. 2 is exemplified. In FIG. 2, a sample solution is sealed in vial A, and gradient eluents having different ionic strengths are sealed in vials B, C, and D (in the conventional usage, vials B, C, and D contain other samples). The solution is sealed) and arranged on a rack.
A
[0012]
An example of an operation for introducing a sample or a gradient eluent by the autosampler configured as described above is as follows. The
[0013]
In this way, the autosampler is used not only for introducing the sample but also for introducing and sending each gradient eluent. There is an advantage that a system can be constructed.
[0014]
A part of the sample introduced from the autosampler is separated by the first eluent in the
[0015]
Desalting section In the pre-stage separating section, it is possible to separate to a certain extent based on the ionicity of each component in the sample, but it may not always be possible to perform sufficient separation. In particular, when a mixed component containing various peptides is used, such as a sample in protein analysis, each component separated by ion exchange separation is not separated into a single peptide, but is separated into a plurality of peptide components. There may be. In order to perform analysis using a mass spectrometer as a subsequent detector, it is necessary to separate a single component.
Therefore, in the present apparatus, the second-stage separation is performed by further performing the reverse-phase separation in the subsequent-stage separation unit.
[0016]
However, when each of the separated components is directly introduced into a reversed-phase separation system, there is a problem that salts contained in the components are mixed into a subsequent mass spectrometer and affect the performance thereof.
Therefore, in the present invention, a desalting unit for desalting the components separated from the
After the separation component from the
[0017]
Post-separation part After desalting each of the separated components in the
[0018]
In the liquid sending means 22 of the second-stage separation unit, as shown in FIG. 3, the two types of eluent components are pumped in fixed amounts from the two
The composition ratio of the eluent is changed stepwise under the control of the
The flow rate of the eluent in the second-stage separation section is preferably 100 μl / min or less in order to enable separation of a very small amount of sample with high resolution.
[0019]
In addition, when the liquid is sent at an eluent flow rate on the order of nl / min, particularly when the eluent is sent at a flow rate of 500 nl / min or less, it is preferable to use the liquid sending means shown in FIG. In the liquid sending means shown in the figure, as the eluent to be introduced into the reversed-phase column, a plurality of eluents having different elution intensities for the respective separated components are adjusted, and the
[0020]
The number, shape, and the like of the
By switching the opening and closing of the
The filling of each of the eluents into the
[0021]
The
[0022]
Each eluent stored in a predetermined amount in each of the
[0023]
As the eluent for the reverse phase separation, a reverse phase solvent containing a volatile acid is suitably used, and is appropriately adjusted depending on the properties of the sample and the reverse phase column.
As the stationary phase of the reversed-phase column, various stationary phases used as the stationary phase of the reversed-phase chromatography are appropriately used depending on the properties of the eluent and the sample.
[0024]
Mass spectrometry unit In this way, after being separated into single components by two-stage separation, qualitative and quantitative analysis of each component is performed by the
[0025]
Control unit In the present embodiment, a series of measurement operations such as injection of the sample and the eluent into the flow channel by the autosampler, operation of each liquid feeding means, and switching of the flow channel by the six-
[0026]
Protein analysis device Hereinafter, protein analysis using the two-dimensional high-performance liquid chromatograph according to the above embodiment will be described.
In the case of performing protein analysis, a mixture containing the protein to be analyzed, which has been degraded into a number of peptides by enzymatic digestion in advance, is used as a sample.
[0027]
In FIG. 1, the sample introduced into the ion-
Therefore, reverse phase separation is performed in the subsequent separation unit through the desalting unit, and further, the second stage separation is performed for each separated component.
[0028]
In this way, after separation into each peptide component to be measured in the sample by the two-stage separation, the amino acid sequence of each peptide component is identified in the directly connected
The amino acid sequence of the peptide fragment identified by mass spectrometry is translated into a gene coding sequence based on the correlation between each amino acid and the gene code. Furthermore, in the entire gene coding sequence of a chromosome whose sequence is already known, a portion corresponding to the sequence is identified, and the peptide fragment is used as a component from the sequence around the sequence portion, and the specific protein in the sample is The presence and its amino acid sequence are revealed.
[0029]
【Example】
Using the apparatus of the present invention shown in FIG. 1, a two-dimensional nano-liquid chromatogram of a trypsin digest of serum albumin (HSA) or Escherichia coli protein trypsin in the human body was measured. An anion exchange column (QA 10 μm 0.8 mm ID × 3 mm L 10 μl / min) was used as a separation column in the former separation unit, and a reversed phase column (
[0030]
A syringe pump was used as a liquid sending means of the preparatory separation section, and the syringe was filled with the first gradient eluent, solution A (25 mM Tris-HCl pH 8.0). The sample (
[0031]
As the eluent to be introduced into the reversed phase column, a mixture of solution C (0.1% formic acid aqueous solution) and solution D (0.1% acetonitrile aqueous solution of formic acid) was used. / D was mixed at a rate of / min to perform gradient elution.
[0032]
FIG. 5 shows the measurement results using HSA as a sample, and FIG. 6 shows the measurement results using Escherichia coli protein as a sample. FIG. 7 shows the results of a collision-induced dissociation analysis measurement (sample: E. coli protein) using a TOF type mass spectrometer. The measurement operation was performed reproducibly, and the amino acid sequence of the E. coli protein fragment could be automatically separated and identified.
[0033]
【The invention's effect】
As described above, according to the two-dimensional high-performance liquid chromatograph of the present invention, the separation sections having different separation characteristics with respect to the sample are provided in the former stage and the latter stage, so that analysis with high resolution is possible.
In addition, since a desalination unit is provided between each separation unit, it is possible to measure by connecting each separation unit, and it is also possible to connect with a mass spectrometry unit and to perform high precision measurement. .
In addition, a control unit that controls a series of measurement operations such as injection of the sample and the eluent into the flow path by the autosampler, operation of each liquid feeding means, and switching of the liquid feeding flow path is provided, so that high resolution is achieved. Analysis can be performed continuously and automatically.
In addition, by performing protein analysis using the two-dimensional high performance liquid chromatograph of the present invention, amino acid sequence identification of a peptide can be automatically and accurately performed for a complex peptide mixture.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a two-dimensional high-performance liquid chromatograph according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic configuration diagram illustrating an example of an autosampler provided in the apparatus of the present invention.
FIG. 3 is a schematic configuration diagram illustrating an example of a second-stage liquid sending unit.
FIG. 4 is a schematic configuration diagram illustrating an example of a second-stage liquid sending section.
FIG. 5 is a measurement result of an example.
FIG. 6 is a measurement result of an example.
FIG. 7 is a measurement result of an example.
[Explanation of symbols]
10: Two-dimensional high-speed chromatograph apparatus 12: Liquid sending means 14: Autosampler 16: Ion exchange column 18: Pump 20: Trap column 22: Gradient liquid sending means 24: Reversed phase column 26: Mass analyzer 28: Computer 30: Hex valve 32: Needle 34: Loop 36: Injector valve 38: Wash port 40: Injection port 42: Valve 44: Plunger 46: Wash
Claims (3)
200μl/min以下の定量でグラジエント溶離液を送液する前段送液手段と、
試料及びグラジエント溶離液を送液流路へ導入するオートサンプラと、
該試料を各成分へ分離する前段分離カラムと、
を備えた前段分離部と、
前記前段分離部で分離された各分離成分をトラップするカラムを備え、ポンプにより該カラムに洗浄液を流して該各分離成分について脱塩処理を行う脱塩部と、
100μl/min以下の定量でグラジエント溶離液を送液する後段送液手段と、
前記各分離成分ごとにさらに分離を行う後段分離カラムと、
を備えた後段分離部と、
前記後段分離部と接続された質量分析部と、
前記オートサンプラによる流路への導入操作、前記送液手段の操作、及び送液流路の切り換え操作を制御する制御部を備えたことを特徴とする2次元高速液体クロマトグラフ装置。In a high-performance liquid chromatograph that detects each component in a sample separated by a separation column by gradient elution,
A first-stage liquid sending means for sending a gradient eluent at a fixed amount of 200 μl / min or less;
An autosampler for introducing the sample and the gradient eluent into the liquid sending flow path,
A pre-stage separation column for separating the sample into components,
A pre-stage separation unit with
A desalting unit comprising a column for trapping each of the separated components separated in the pre-stage separation unit, and performing a desalting treatment on each of the separated components by flowing a washing liquid through the column by a pump.
A second-stage liquid sending means for sending the gradient eluent at a fixed amount of 100 μl / min or less;
A post-stage separation column that further separates each of the separation components,
A post-separation unit with
A mass spectrometry unit connected to the post-stage separation unit,
A two-dimensional high-speed liquid chromatograph apparatus comprising: a control unit that controls an operation of introducing the liquid into the flow channel by the autosampler, an operation of the liquid feeding unit, and a switching operation of the liquid feeding channel.
前記前段分離カラムはイオン交換カラムであり、
前記後段分離カラムは逆相カラムであり、
前記オートサンプラから一のグラジエント溶離液を前記イオン交換カラムに導入して分離成分を脱塩部のカラムにトラップし、該分離成分について脱塩部での脱塩処理、後段分離部での逆相分離、及び質量分析部での試料検出を行い、
続いて前記オートサンプラに準備した他の各グラジエント溶離液についても同様に各部における操作を行うことを特徴とする2次元高速液体クロマトグラフ装置。The device of claim 1,
The pre-stage separation column is an ion exchange column,
The post-separation column is a reversed-phase column,
One gradient eluent from the autosampler is introduced into the ion exchange column to trap the separated components in the column of the desalting section, the separated components are desalted in the desalting section, and the reversed phase is separated in the subsequent separation section. Perform separation and sample detection in the mass spectrometer,
The two-dimensional high-performance liquid chromatograph apparatus according to claim 1, wherein each of the other gradient eluents prepared in the autosampler is operated in the same manner.
あらかじめ分析対象の蛋白質をペプチドに分解する前処理を行った、該ペプチドを含む混合物を試料として用い、
前記各分離部での分離により前記混合物から各ペプチドを分離し、
前記質量分析部で該分離されたペプチドについて質量分析を行い、該ペプチドのアミノ酸配列を同定することを特徴とする蛋白質分析装置。Using the device according to claim 1 or 2,
Using a mixture containing the peptide, which has been pre-processed to decompose the protein to be analyzed into peptides in advance, as a sample,
Separating each peptide from the mixture by separation at each separation section,
A protein analyzer, wherein the mass spectrometry unit performs mass spectrometry on the separated peptide to identify an amino acid sequence of the peptide.
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