(57)【要約】【課題】  ＭＳn スペクトルのデータベース検索において、データベース内の既知化合物と測定した未知化合物の全構造が一致しなくとも、主鎖が一致する既知化合物を検索することを可能にし、全構造の解析を容易にする。【解決手段】未知試料のＭＳn 測定で得られたＭＳn スペクトルについて、ＭＳn の世代に関わらずデータベース内のＭＳm スペクトル（ｍ≧１）全てと比較する。【効果】  生体高分子のような同一の主鎖に種々の異なる側鎖を擁した一連の関連化合物のＭＳn測定において、全体構造が判らなくてもデータベース検索により主鎖の構造を明らかにすることが可能になる。更に、この主鎖構造に基づいた全体構造の推測が可能になる。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
イオン化された試料のＭＳn 分析を行うことが可能であり、既知化合物のＭＳn 分析の結果得られたマススペクトルデータを化合物ごとに格納し、未知化合物のＭＳm 分析の結果得られたＭＳm スペクトル（ｍ≧１）と比較して検索するためのデータベースを備えた質量分析装置用データ処理装置において、
データベース検索の際に世代の異なるＭＳn データの検索を可能とする機能を有することを特徴とする質量分析装置用データ処理装置。
【請求項２】
請求項１において、
質量分析装置は、エレクトロスプレイイオン化法，ソニックスプレイイオン化法及びイオンスプレイ，マトリックス支援レーザー脱離イオン化法でイオン化することを特徴とする質量分析装置用データ処理装置。
【請求項３】
請求項１において、
比較対象となる未知化合物のＭＳm スペクトルは、マススペクトルのベースイオンと他のイオンとの強度比が閾値より大きいマススペクトルのうち、最もｍが小さいものであることを特徴とする質量分析装置用データ処理装置。
【請求項４】
請求項３において、
比較対象となる未知化合物のＭＳm スペクトルを選択するための閾値が、１０〜５０％であることを特徴とする質量分析装置用データ処理装置。
【請求項５】
請求項１において、
未知化合物のＭＳm 測定は、ＭＳm スペクトルのベースイオンと他のイオンとの強度比が閾値を超えた場合に終了することを特徴とする質量分析装置用データ処理装置。
【請求項６】
請求項５において、
ＭＳm測定を終了するための閾値が、１０〜５０％であることを特徴とする質量分析装置用データ処理装置。
【請求項７】
請求項１において、
未知化合物のＭＳm 分析の結果得られたｍ個のマススペクトルをｍ＝１から順に、データベース内の全てのマススペクトルと比較することを特徴とする質量分析装置用データ処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＭＳn が可能な質量分析装置を用いて得られた未知化合物のマススペクトルを、既知化合物のマススペクトルデータベースで検索し、未知化合物の構造情報を得ることのできるデータ処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
未知の化合物を質量分析装置で測定し、その構造を明らかにするために、測定で得られた未知化合物のマススペクトルを、既知化合物のマススペクトルデータベースで検索することが広く行われている。マススペクトルのデータベース検索法は、特開平１１−64285号公報（特許文献１），特開２００１−５０９４５号公報（特許文献２）などに開示されている。
【０００３】
質量分析装置は、イオン源でイオン化された試料を質量対電荷の比（ｍ／ｚ）を基に分離し、検出する装置である。この際、最初にイオン源でイオン化された試料をそのまま検出する通常の質量分析方法をＭＳ1 とする。ＭＳ1 で得られたマススペクトル内の特定質量のイオン（前駆イオン）にエネルギーを与えて解離させ、生成した複数の生成物イオンを質量分離して第二のマススペクトルを得る方法をＭＳ2 と呼ぶ。
【０００４】
試料分子内の各結合は、分子の構造に応じて開裂しやすさが異なるため、ＭＳ2 で得られるマススペクトル内のフラグメントイオンはそれぞれ強度が異なり、分子特有のマススペクトルパターンを示す。つまり、異なる化合物同士がＭＳ1 スペクトルで同一のマススペクトルパターンを示す場合でも、ＭＳ2 スペクトルでは異なるマススペクトルパターンを示す。従って、ＭＳ2 スペクトルをＭＳ1 スペクトルと併せてデータベース検索すると、より正確な同定が可能である。ＭＳ2 スペクトルを用いたデータベース検索方法の例として、特開平８−１２４５１９号公報（特許文献３），特開２００１−２４９１１４号公報（特許文献４）や米国特許６６２４４０８（特許文献５）がある。
【０００５】
従来、未知化合物のデータベース検索の目的は、未知化合物の同定であった。この目的の下では、未知化合物と、データベースで検索された既知化合物は分子量が等しいことが必須であるため、ＭＳn スペクトルを検索する際に世代の異なる（ｎが異なる）マススペクトル同士を検索することは無意味である。そのため、従来のデータベース検索では、未知化合物と既知化合物のＭＳn スペクトルのうち、ＭＳ1 はＭＳ1、ＭＳ2はＭＳ2・・・と世代の等しいマススペクトル同士を比較していた。
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−６４２８５号公報
【特許文献２】特開２００１−５０９４５号公報
【特許文献３】特開平８−１２４５１９号公報
【特許文献４】特開２００１−２４９１１４号公報
【特許文献５】米国特許６６２４４０８
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
糖鎖化合物やペプチドのような生体高分子は一般に、同一の主鎖に種々の異なる側鎖を擁した一連の関連化合物が多数存在する。それらの構造解析においては、全体構造が判らなくても、主鎖が開裂したＭＳn スペクトルにより主鎖の構造が判れば、それに基づき側鎖を推測し、全体構造の解析が可能である。しかし、これら一連の関連化合物は、結合している側鎖の数や種類によって、主鎖の構造を示す主鎖内の結合が開裂したマススペクトルパターンを得るために必要なＭＳn の世代数（ｎ）は化合物により異なる（図１）。そのため、各化合物のＭＳn スペクトルのうち世代が等しいマススペクトル同士を比較していた従来の検索方法では、主鎖に着目した構造比較は不可能であった。
【０００８】
また、糖鎖化合物のように同一の質量を持つ構造単位が複数結合した構造異性体を多数持つ化合物は、互いに分子量が等しい異性体が多数存在する。そのため、ＭＳ1 同士が同じマススペクトルパターンを示しても異なる化合物である場合が多い。その結果、従来のデータベース検索方法では正確な構造決定や同定が困難であった。
【０００９】
本発明は、ＭＳn スペクトルのデータベース検索において、データベース内の既知化合物と測定した未知化合物の全構造が一致しなくとも、主鎖が一致する既知化合物を検索することを可能にし、全構造の解析を容易にすることを目的としたものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明は、イオン化された試料のＭＳn 分析を行うことが可能であり、既知化合物のＭＳn 分析の結果得られるマススペクトルデータを化合物ごとに格納し、未知試料のＭＳm 分析の結果得られたＭＳm スペクトル（ｍ≧１）と比較して検索するためのデータベースを備えた質量分析装置用のデータ処理装置において、
データベース検索の際に世代の異なるＭＳnデータ同士の検索を可能とする機能を有することを特徴とする。
【００１１】
また本発明で比較対象となる未知化合物のＭＳm スペクトルは、マススペクトルのベースイオンと他のイオンとの強度比が閾値より大きいマススペクトルのうち、最もｍが小さいものであることを特徴とする。
【００１２】
また本発明は、未知化合物のＭＳm 測定は、ＭＳm スペクトルのベースイオンと他のイオンとの強度比が閾値を超えた場合に終了することを特徴とする。
【００１３】
また本発明は、データベースの構造によっては、未知化合物のＭＳm 分析の結果得られたｍ個のマススペクトルをｍ＝１から順に、データベース内の全てのマススペクトルと比較することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明により、生体高分子のように同一の主鎖に種々の異なる側鎖を擁した一連の関連化合物のＭＳn 測定において、全体構造が判らなくてもデータベース検索により主鎖の構造を明らかにすることが可能になる。更に、この主鎖構造に基づいた全体構造の推測が可能になる。また、主鎖の構造を明らかにする目的のデータベース検索であれば、データベース内に登録する既知化合物数より多数の関連化合物の構造を明らかにすることが可能である。
【００１５】
また、同一質量の構造単位が複数結合した構造を持ち、異性体同士の分子量が等しい化合物のＭＳn 測定において、ＭＳ1 結果が同じマススペクトルパターンであっても、データベース検索による異性体の識別が可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施例を説明する。
【実施例１】
【００１７】
図２に、本発明の実施例で用いる質量分析装置の構成を示す。本実施例の質量分析装置は、試料をイオン化するためのイオン源１と、生成したイオンを質量分離し、かつＭＳnが可能なイオントラップ形質量分離部２と、質量分離されたイオンを検出する検出器３と、これらを制御するコントローラ４と、データ処理部５と、それらをつなぐ信号線６と、測定データや検索結果を表示する表示部７を備える。イオン源１には、エレクトロスプレイイオン源の他、ソニックスプレイイオン源及びイオンスプレイ，マトリックス支援レーザー脱離イオン源が使用可能である。
【００１８】
イオン源１でイオン化された試料イオンは、質量分離部２へ導入される。質量分離部２では、試料イオンを質量分離する。また、測定者の設定に従ってＭＳn （ｎ＝２，３，４・・・）を順次行う。質量分離されたイオンは検出器３へ送られ、マススペクトルとして検出される。マススペクトルは信号線６を経てデータ処理部５へ送られて処理され、表示部７に表示される。
【００１９】
図３に、本実施例で用いる２種類の糖鎖の構造を示す。アナリティカル・バイオケミストリー,１９８８年,１７１号，７３ページ(Anal. Biochem.１９８８，１７１,pp７３) に掲載されている高橋らによる命名法に基づき、これらは２００.２(図３ａ)及び２１０.２（図３ｂ）と呼ばれる。これらは共に、同じ主鎖を持つが、糖鎖２１０.２ には末端のグルコース（Ｇｌｃ）にフコース（Ｆｕｃ）が結合している。
【００２０】
この２種類の糖鎖をＭＳn分析した結果を図４に示す。
【００２１】
糖鎖は、糖が複数結合した主鎖が、様々な側鎖によって誘導化された構造を持つ。これをＭＳn 測定すると、主鎖−側鎖間の結合から順に開裂していくため、化合物によって主鎖内の結合が開裂に至るまでに要するＭＳn の世代数（ｎ）は異なる。また、糖鎖の主鎖を構成する糖は、それぞれ互いに質量の等しい異性体同士であるため、ＭＳn-1 において側鎖が脱離して得られる主鎖に相当する娘イオンに基づいて主鎖の構造を特定することは困難であり、主鎖が開裂するまでＭＳnを行う必要がある。
【００２２】
図４ａ及び図４ｂは２００.２ のＭＳ1及びＭＳ2のマススペクトル、図４ｃから図４ｅは２１０.２のＭＳ1からＭＳ3のマススペクトルである。ＭＳ1では分子イオンのみが生成し、２００.２，２１０.２共に分子イオン（ｍ／ｚ  ７９０，８６３）のみが検出された
（図４ａ及び図４ｃ）。ＭＳ2を行うと、２００.２では主鎖内の各結合が開裂して複数のフラグメントイオンが生成した（図４ｂ）。このフラグメントイオンの生成パターンが
２００.２の主鎖の構造情報を示す。一方、２１０.２のＭＳ2では、主鎖と側鎖(Fuc)間の結合のみが開裂したため、主鎖に相当する娘イオン（ｍ／ｚ  ７９０）のみが検出され、主鎖の構造情報を得るには至らなかった（図４ｄ）。そこで、２１０.２ について更に
ＭＳ3 を行うと、主鎖内の各結合が開裂し、複数のフラグメントイオンが生成した（図
４ｅ）。この２１０.２の主鎖の構造情報を示すＭＳ3 スペクトルのパターンと、200.2のＭＳ2スペクトルとのパターンが類似していたことから、２００.２と２１０.２ の主鎖が同一であるということが明らかとなった。
【００２３】
ここで、未知化合物のＭＳn 測定を行う場合、ＭＳn の世代数（ｎ）については、予め測定者が化合物の主鎖が開裂するのに十分なｎを予想し、測定条件としてｎを指定して測定を行う方法がある。
【００２４】
また、予め、マススペクトル内の最強ピークであるベースイオンと、他のイオンの強度比に閾値を設定しておくと、この強度比が閾値を超えたマススペクトルを主鎖の構造情報を示すマススペクトルと判別することが可能である。これにより、主鎖の構造情報を示すマススペクトルが得られるまでベースイオンに対するＭＳn を自動的に繰り返すことが可能である。例えば上記の場合、マススペクトル内のベースイオンの強度に対して、他のイオンの強度が４０％を超えた場合に主鎖が開裂したと判別するように設定をしておけば、２００.２ではＭＳ2、２１０.２ではＭＳ3測定までを自動で行うことが可能である。この閾値としては、１０〜５０％が適当である。
【００２５】
以上で得られたデータのうち、２００.２のＭＳ2スペクトルをデータベースへ登録し、２１０.２のＭＳ3分析結果をこのデータベースで検索する場合を考える（図５）。
【００２６】
本発明は、始めに２１０.２のＭＳ3分析結果におけるＭＳ1，ＭＳ2，ＭＳ3の３個のマススペクトルのうち最も主鎖の構造情報を示すマススペクトルを選択する。
【００２７】
この選択方法には、２１０.２のＭＳn分析方法に対応した２通りの方法がある。
【００２８】
まず、マススペクトルパターンに関わらずＭＳn の世代数（ｎ）を指定して測定した場合は、得られたｎ個のマススペクトルの中から主鎖の構造を示すマススペクトルを選択する。これは、マススペクトル内のベースイオンに対する他のイオンの強度比が、ある閾値以上であったマススペクトルのうち、最もｎが小さいマススペクトルを主鎖が開裂したマススペクトルと判断する。２１０.２ の場合、閾値を４０％としておくと、ベースイオン強度に対して他のイオン強度が４０％を超えたＭＳ3 スペクトルを選択する。この閾値としては、１０〜５０％が適当である。
【００２９】
一方、主鎖が開裂したマススペクトルを自動判別させて２１０.２のＭＳn測定を行った場合には、主鎖の構造を示すマススペクトルはＭＳn 測定の最後に得られたマススペクトル、つまりＭＳ3スペクトルであるため、これを選択する。
【００３０】
選択されたＭＳ3 スペクトルについてデータベース内に登録されている全てのマススペクトルと比較する。その結果、類似のマススペクトルパターンを示す２００.２のＭＳ2スペクトルを検索結果として表示し、２１０.２の主鎖が２００.２と同一であることが明らかとなる。測定者は、明らかとなった主鎖情報を手がかりとして、ＭＳ2，ＭＳ1のそれぞれのマススペクトルを解析し、全体構造を明らかにすることができる（図６）。
【実施例２】
【００３１】
第二の実施例は、図１に示した第一の実施例の構成と、図４で得られた２００.２と
２１０.２のデータにおいて、ＭＳnスペクトルを格納するデータベースがｎ＝１，２，３・・・と階層構造を持ち、２００.２のＭＳ2測定結果として、ＭＳ1及びＭＳ2の２つのマススペクトルをデータベースへ登録し、２１０.２のＭＳ3分析結果をこのデータベースで検索する例である（図７）。
【００３２】
本発明では、始めに２１０.２ のＭＳn スペクトル（ｎ≧１）についてｎ＝１から順に、データベース内に登録されている全てのマススペクトルと比較して、類似したマススペクトルを全てピックアップする。本実施例では、２１０.２のＭＳ2スペクトルに類似の
２００.２のＭＳ1スペクトルをピックアップする。この比較で、主鎖に相当する娘イオンを示すマススペクトルが明らかとなる。
【００３３】
続いて、ピックアップされた未知化合物のＭＳm スペクトルとデータベース内のＭＳl スペクトル双方の、ＭＳm+1 スペクトルとＭＳl+1スペクトルとを互いに比較する。本実施例では、２１０.２のＭＳ3 スペクトルと、データベース内の２００.２ のＭＳ2 スペクトルとを比較する。この比較は、ＭＳm スペクトルとＭＳn スペクトルのベースイオンが開裂したマススペクトル同士の比較である。この結果、類似度の高い順に検索結果として表示し、２１０.２の主鎖が２００.２と同一であることが明らかとなる（図８）。
【００３４】
明らかとなった主鎖情報を手がかりとして、ＭＳ2，ＭＳ1のそれぞれのマススペクトルを解析し、測定者は全体構造を明らかにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明のデータベース検索方法の概念図を示した図である。
【図２】本発明の実施例である質量分析装置の概略構成図である。
【図３】本発明の実施例に用いた二種類の糖鎖の構造を示した図である。
【図４】本発明の実施例に用いた二種類の糖鎖のＭＳ2及びＭＳ3分析で得られたマススペクトルである。
【図５】本発明の第一の実施例であるデータベース検索方法を示した模式図である。
【図６】本発明の第一の実施例であるデータ処理方法を説明した図である。
【図７】本発明の第二の実施例であるデータベース検索方法を示した模式図である。
【図８】本発明の第二の実施例であるデータ処理方法を説明した図である。
【符号の説明】
【００３６】
１…イオン源、２…イオントラップ形質量分離部、３…検出器、４…コントローラ、５…データ処理部、６…信号線、７…表示部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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