Structural Characterization of Cyclic Peptides using a Quadrupole Time-of-Flight Mass Spectrometer
Postery | 2019 | ShimadzuInstrumentace
Cyklické peptidy představují perspektivní třídu biologicky aktivních látek díky své vyšší stabilitě in vivo a zlepšené buněčné propustnosti ve srovnání s lineárními peptidy. Detailní strukturní charakterizace je klíčová pro vývoj nových léčiv, avšak běžné MS/MS sekvenční metody čelí komplikovaným fragmentačním vzorcům způsobeným cyklickou povahou molekul.
Tato studie se zaměřila na vývoj a ověření analytické metody pro detailní strukturální analýzu cyklosporinu A. Pomocí LC v kombinaci s kvadrupólovým TOF hmotovým spektrometrem (LC/Q-TOF MS) autoři usilují o přiřazení všech hlavních fragmentů k předpovězeným fragmentům z molekulové struktury a ověření úplného pokrytí struktury peptidu.
Pro separaci byl využit systém UHPLC Nexera X2 s analytickou kolonou Shim-pack GISS (2,1×50 mm, 1,9 µm) pracující při 0,3 mL/min a teplotě 50 °C. Mobilní fáze sestávala z 0,1 % kyseliny formiové ve vodě a 0,1 % kyseliny formiové v acetonitrilu v gradientu 60–95 % B.
Pro detekci a fragmentaci posloužil hmotový spektrometr LCMS-9030 (Shimadzu) s elektrosprayem v pozitivním i negativním režimu. Rozlišení přesahuje 30 000 FWHM, hmotnostní přesnost je lepší než 1 ppm a rychlost akvizice až 100 Hz. MS/MS fragmentace probíhala při tlaku 270 kPa s kolizním napětím 55±15 eV.
Retenční čas cyklosporinu A byl potvrzen na 1,85 min. Přesné měření molekulových iontů [M+H]+ (m/z 1202,8486) a [M+2H]2+ (m/z 601,9279) vykázalo odchylku pod 1 ppm. Softwarové předpovědi elementalního složení pomocí ACD/MS Workbook Suite zcela odpovídaly empirickému vzorci C62H111N11O12.
Všechny významné MS/MS fragmenty byly přiřazeny k předpovězeným produktům štěpení amideových vazeb (a-, b-, c-, x-, y- a z-řady) s hmotnostní chybou do 1 mDa. Díky tomu bylo dosaženo 100% pokrytí strukturního rámce cyklosporinu A.
Další rozvoj softwarových nástrojů pro automatizované přiřazování fragmentů a integraci dat z MSn analýz rozšíří aplikovatelnost metody na složitější cyklické oligopeptidy a modifikované deriváty. V kombinaci s vysokorozlišenou chromatografií lze očekávat rozšíření do screeningových studií a on-line monitoringu syntézy.
Studie prokázala, že LC/Q-TOF MS s vysokou hmotnostní přesností a rozlišením umožňuje kompletní strukturální charakterizaci cyklosporinu A. Přesné přiřazení všech fragmentů s chybou pod 1 mDa a 100% strukturní pokrytí potvrzuje vhodnost metody pro analýzu cyklických peptidů v různých aplikacích.
1. T. Matsubara, Y. Inohana, I. Hirano; Structural Characterization of Cyclic Peptides using a Quadrupole Time-of-Flight Mass Spectrometer; Shimadzu Application Note PO-CON1892E; 2019.
LC/TOF, LC/HRMS, LC/MS, LC/MS/MS
ZaměřeníProteomika
VýrobceShimadzu
Souhrn
Význam tématu
Cyklické peptidy představují perspektivní třídu biologicky aktivních látek díky své vyšší stabilitě in vivo a zlepšené buněčné propustnosti ve srovnání s lineárními peptidy. Detailní strukturní charakterizace je klíčová pro vývoj nových léčiv, avšak běžné MS/MS sekvenční metody čelí komplikovaným fragmentačním vzorcům způsobeným cyklickou povahou molekul.
Cíle a přehled studie
Tato studie se zaměřila na vývoj a ověření analytické metody pro detailní strukturální analýzu cyklosporinu A. Pomocí LC v kombinaci s kvadrupólovým TOF hmotovým spektrometrem (LC/Q-TOF MS) autoři usilují o přiřazení všech hlavních fragmentů k předpovězeným fragmentům z molekulové struktury a ověření úplného pokrytí struktury peptidu.
Použitá metodika a instrumentace
Pro separaci byl využit systém UHPLC Nexera X2 s analytickou kolonou Shim-pack GISS (2,1×50 mm, 1,9 µm) pracující při 0,3 mL/min a teplotě 50 °C. Mobilní fáze sestávala z 0,1 % kyseliny formiové ve vodě a 0,1 % kyseliny formiové v acetonitrilu v gradientu 60–95 % B.
Pro detekci a fragmentaci posloužil hmotový spektrometr LCMS-9030 (Shimadzu) s elektrosprayem v pozitivním i negativním režimu. Rozlišení přesahuje 30 000 FWHM, hmotnostní přesnost je lepší než 1 ppm a rychlost akvizice až 100 Hz. MS/MS fragmentace probíhala při tlaku 270 kPa s kolizním napětím 55±15 eV.
Hlavní výsledky a diskuse
Retenční čas cyklosporinu A byl potvrzen na 1,85 min. Přesné měření molekulových iontů [M+H]+ (m/z 1202,8486) a [M+2H]2+ (m/z 601,9279) vykázalo odchylku pod 1 ppm. Softwarové předpovědi elementalního složení pomocí ACD/MS Workbook Suite zcela odpovídaly empirickému vzorci C62H111N11O12.
Všechny významné MS/MS fragmenty byly přiřazeny k předpovězeným produktům štěpení amideových vazeb (a-, b-, c-, x-, y- a z-řady) s hmotnostní chybou do 1 mDa. Díky tomu bylo dosaženo 100% pokrytí strukturního rámce cyklosporinu A.
Přínosy a praktické využití metody
- Metoda umožňuje jednoznačnou strukturní charakterizaci cyklických peptidů s vysokou přesností.
- Vysoké rozlišení a přesnost hmotových spekter zkracují čas analýzy a snižují nejistoty při identifikaci.
- Aplikace vhodná pro výzkum nových terapeutických cyklických peptidů, kontrolu kvality a farmaceutický vývoj.
Budoucí trendy a možnosti využití
Další rozvoj softwarových nástrojů pro automatizované přiřazování fragmentů a integraci dat z MSn analýz rozšíří aplikovatelnost metody na složitější cyklické oligopeptidy a modifikované deriváty. V kombinaci s vysokorozlišenou chromatografií lze očekávat rozšíření do screeningových studií a on-line monitoringu syntézy.
Závěr
Studie prokázala, že LC/Q-TOF MS s vysokou hmotnostní přesností a rozlišením umožňuje kompletní strukturální charakterizaci cyklosporinu A. Přesné přiřazení všech fragmentů s chybou pod 1 mDa a 100% strukturní pokrytí potvrzuje vhodnost metody pro analýzu cyklických peptidů v různých aplikacích.
Reference
1. T. Matsubara, Y. Inohana, I. Hirano; Structural Characterization of Cyclic Peptides using a Quadrupole Time-of-Flight Mass Spectrometer; Shimadzu Application Note PO-CON1892E; 2019.
Podobná PDF
Shimadzu Quadrupole Time-of-Flight Liquid Chromatograph Mass Spectrometer LCMS-9030
2020|Shimadzu|Brožury a specifikace
C146-E365C Quadrupole Time-of-Flight Liquid Chromatograph Mass Spectrometer LCMS-9030 Effortless Performance The LCMS-9030 quadrupole time-of-flight (Q-TOF) mass spectrometer integrates the world’ s fastest and most sensitive quadrupole technology with TOF architecture. A product of Shimadzu's engineering DNA, speed and effortless performance…
Klíčová slova
mma, mmaetizolam, etizolamspectrum, spectrumquadrupole, quadrupolemass, massflight, flightflighttube, flighttubeprobe, probemikros, mikroschromatograph, chromatographmicroflow, microflowshimadzu, shimadzuspectrometer, spectrometerspectra, spectraufgrating
Shimadzu Quadrupole Time-of-Flight Liquid Chromatograph Mass Spectrometer LCMS-9030
2020|Shimadzu|Brožury a specifikace
C146-E365B Quadrupole Time-of-Flight Liquid Chromatograph Mass Spectrometer LCMS-9030 Effortless Performance The LCMS-9030 quadrupole time-of-flight (Q-TOF) mass spectrometer integrates the world’ s fastest and most sensitive quadrupole technology with TOF architecture. A product of Shimadzu's engineering DNA, speed and effortless performance…
Klíčová slova
mma, mmaspectrum, spectrumflight, flightetizolam, etizolamquadrupole, quadrupolemass, massflighttube, flighttubeprobe, probemikros, mikroschromatograph, chromatographshimadzu, shimadzuspectrometer, spectrometerspectra, spectraufgrating, ufgratingvalinomycin
Simplified approach for structural elucidation and quantitation for pharmaceutical API and related impurities
2019|Shimadzu|Postery
PO-CON1878E Simplified approach for structural elucidation and quantitation for pharmaceutical API and related impurities ASMS 2019 TP 746 Purushottam Sutar, Anant Lohar, Ashutosh Shelar, Deepti Bhandarkar, Bhaumik Trivedi, Navin Devadiga, Rashi Kochhar, Shailendra Rane, Shailesh Damale, Ajit Datar, Pratap Rasam…
Klíčová slova
paracetamol, paracetamolelucidation, elucidationimpurities, impuritiesstructural, structuralapi, apirelated, relatedsimplified, simplifiedpharmaceutical, pharmaceuticalquantitation, quantitationimp, impapproach, approachimpurity, impuritymonoisotopic, monoisotopicmass, massexplore
Characterizing Antibody-Drug Conjugates and Assigning Drug Conjugation Sites
2017|Agilent Technologies|Aplikace
Characterizing Antibody-Drug Conjugates and Assigning Drug Conjugation Sites Using the Agilent 1290 Infinity II 2D-LC Solution Combined with the Agilent 6530 Quadrupole Time-of-Flight LC/MS System Application Note Biopharmaceuticals Authors Abstract Koen Sandra, Gerd Vanhoenacker, Antibody-drug conjugates (ADCs) are a promising…
Klíčová slova
conjugated, conjugatedantibody, antibodyrplc, rplcmmae, mmaeconjugation, conjugationbrentuximab, brentuximabdrug, drugpeptides, peptidesadcetris, adcetrisherceptin, herceptinscdk, scdkintrachain, intrachainkadcyla, kadcylainterchain, interchaindimension