使用超高效合相色譜(UPC²)分析短桿菌肽

Sean M. McCarthy, Andrew J. Aubin, 和 Michael D. Jones

沃特世公司(美國馬薩諸塞州米爾福德)

 

■ 快速分離短桿菌肽

■ 載量線性響應

■ 準確、高精度分析短桿菌肽的方法

■ 有可能用于其它疏水性肽和蛋白質

 

ACQUITY UPC²系統

ACQUITY^® SQD

ACQUITY UPC² CSH氟苯基色譜柱

Empower™ 3軟件

 

超高效合相色譜、UPC²、疏水性肽、短桿菌肽

 

用反相液相色譜(RPLC)分析疏水性肽和蛋白質難度很大，因為溶液中經常需要使用洗滌劑保持疏水性物質的穩定性，而這些洗滌劑容易發生聚集和/或沉淀，嚴重影響它們的回收，這些因素以及其它原因使得難以用RPLC分離疏水性肽和蛋白質。

 

在本應用紀要中，我們為您介紹一種在ACQUITY UPC2TM系統上使用沃特世(Waters^®)超高效合相色譜技術分離典型跨膜肽-短桿菌肽的方法。

 

短桿菌肽是由芽孢桿菌產生的一種常見和已被良好表征的跨膜肽物質，它被用作對抗革蘭氏陽性和某些革蘭氏陰性細菌的局部用抗生素，短桿菌肽包括通用組成為甲酰-L-纈氨酸-甘氨酸-L-丙氨酸-D-亮氨酸-L-丙氨酸-D-纈氨酸-L-纈氨酸-D-纈氨酸-L-色氨酸-D-亮氨酸-L-X-D-亮氨酸-L-色氨酸-D-亮氨酸-L-色氨酸-氨基乙醇的一族化合物，其中X取決于短桿菌肽分子，即分別占總短桿菌肽量約87.5%、7.1%和5.1%的革蘭氏A(X=色氨酸)、革蘭氏B(X=苯丙氨酸)和革蘭氏C(X=酪氨酸)，1需要交替的D和L氨基酸單元構成_-螺旋狀。

 

我們研究了色譜柱化學品、流動相改性劑和梯度斜率對分離短桿菌肽的影響。采用優化方法分離市場上銷售的非處方藥物(OTC)，將測定的短桿菌肽濃度與標示量進行對比。采用質譜儀測定短桿菌肽的濃度，采用選擇離子譜表征每種物質。在ACQUITY UPC²系統上使用我們的方法，可得到線性和可重復的結果——測定的OTC制劑濃度為標示量的98.4%。

 

除非另有說明，以下是用于所有色譜最終方法的最佳條件。

UPC²測試條件

UPC²系統: ACQUITY UPC²

檢測器： PDA、ACQUITY SQD PDA @ 280nm,分辨率為6 nm(補償400至500 nm)

色譜柱： ACQUITY UPC² CSH 氟苯基,3.0 x 100 mm, 1.7 μm

柱溫： 50 °C

樣品溫度： 15 °C

UPC² ABPR: 1885 psi

進樣量： 1 μL

流速： 2.0 mL/min

流動相A： CO₂

流動相B： 含0.1%TFA的甲醇(除非另有標示)

梯度： 20%至30% B，1.5min

SQD條件

離子源： ES+

錐孔電壓： 20 V

毛細管電壓： 3.7kV

源溫度： 150 °C

脫溶劑氣溫度： 500 °C

脫溶劑氣體流速： 400 L/hr

錐孔氣體流速： 25 L/hr

SIR: 922.6,930.3,941.9

 

Empower 3軟件

 

用解硫胺素芽孢桿菌(短芽孢桿菌)制備的短桿菌肽從Sigma Aldrich公司購買，將樣品溶解在甲醇中制成0.5mg/mL濃度的溶液，如需要，可用甲醇稀釋。含有短桿菌肽的非處方軟膏是從當地藥店購買的。將0.2g軟膏溶解在10mL正己烷中，然后用5mL甲醇萃取短桿菌肽，去除甲醇層，用0.2-μm的燒結玻璃盤過濾，然后直接進樣ACQUITY UPC²系統。

 

我們系統性地篩選了四種色譜柱，測定哪種分離效果最佳，結果如圖1所示，色譜柱篩選過程可在1小時內非常快速地完成。在我們設定的篩選條件下，BEH 2-EP和BEH色譜柱未檢測到譜峰，由于其它色譜柱表現出合適的色譜性能，因而未對這兩者的非洗脫原因深入研究，其中ACQUITY UPC² CSH氟苯基色譜柱檢測的色譜峰形最佳，因此采用該色譜柱繼續研究。

 

為了分離短桿菌肽物質，對酸性改性劑的影響進行了研究，結果表明：使用三氟乙酸(TFA)可得到稍好的峰形，提高了短桿菌肽A和短桿菌肽C之間的分離度，結果如圖2所示。已知TFA會抑制質譜電離，但每種物質的信號都足以定量檢測治療制劑，后續將對此進行討論。對于要求更高靈敏度的應用，可能需要降低TFA濃度或使用甲酸，以達到希望的檢測限值。

 

 

當設置好合適色譜條件后，通過減少梯度時間優化分離過程，結果如圖3所示，我們能夠在1.5分鐘時間內使每種短桿菌肽組分的分離度達到1.4或更高，在相同流速下通過減少運行時間增加梯度斜率，不但實現有效分離，同時還將短桿菌肽A的信噪比從336提高至605。

 

 

我們測試了最佳分離條件，能夠使用單四極桿質譜(SQD)檢測每種物質，圖4顯示：每種物質都被質譜良好分離和檢測到，另外每種短桿菌肽物質都顯示含有絕大多數的M+2H離子，后續的研究將使用這些參數進行選擇離子監測。

 

 

為了評估我們的方法是否適用于定量分析市場上銷售的非處方藥中的短桿菌肽，我們在ACQUITY SQD上使用選擇離子監測，結果如圖5A所示。我們繪制濃度-峰面積曲線，得到每種物質的校正曲線。結果發現：如圖5B-D所示，每種成分在測試范圍內都呈線性響應。另外還使用校正曲線測定了非處方藥物中的每種短桿菌肽物質濃度。

 

 

使用開發的方法評估非處方藥物中的短桿菌肽物質的濃度和相對豐度。如圖6所示，重復分析結果表明：每種短桿菌肽%RSD值小，計算濃度與標簽上的標稱值相吻合；我們還發現短桿菌肽物質的相對豐度與文獻報道的豐度非常吻合¹。

 

 

正如本應用紀要所展示的，ACQUITY UPC²系統與ACQUITYUPC²色譜柱化學結合使用，可為短桿菌肽提供簡單、準確和可重現的分析方法。該工作表明ACQUITY UPC²系統可用于分析疏水性肽，還可能用于分析疏水性蛋白質，例如膜蛋白。

 

1. The Merck Index and Encyclopedia of Chemicals, Drugs, and Biologicals.13th ed. Whitehouse Station, NJ : Merck Research Laboratories; 2001.

 

50多年來，沃特世公司(NYSE:WAT)通過提供實用和可持續的創新，使醫療服務、環境管理、食品安全和全球水質監測領域有了顯著進步，從而為實驗室相關機構創造了業務優勢。

作為一系列分離科學、實驗室信息管理、質譜分析和熱分析技術的開創者，沃特世技術的重大突破和實驗室解決方案為客戶的成功創造了持久的平臺。

2010年沃特世擁有16.4億美元的收入和5,400名員工，它將繼續帶領全世界的客戶探索科學并取得卓越成就。

 

葉曉晨
沃特世科技（上海）有限公司 市場服務部
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