MALDI-TOF MSによる炭水化物の敏感で定量的な分析のためのデュアルモードリアクティブマトリックス

マトリックス支援レーザー脱着/イオン化飛行時間質量分析（MALDI-TOF MS）は、炭水化物の分析に広く使用されているツールです。ただし、MALDI-TOF MSによる炭水化物の検出は、低分子量領域における不十分なイオン化効率、不安定性、およびマトリックス干渉によってしばしば制限されます。ここでは、反応性マトリックスである2-ヒドラジノキノリン（2-HQ）を使用して、陽性および陰性イオンモードの両方で中性、シアル、および低分子量の炭水化物を敏感に検出できることを実証します。2-HQは炭水化物の減少端と効率的に反応して安定したヒドラゾンを形成するため、導出された炭水化物のイオン化効率が大幅に増強されます。2-HQを使用すると、グリカンを分析するための感度は、それぞれ3-アミンキノリン（3-AQ）および2,5-ジヒドロキシベンゾ酸（DHB）を使用したものと比較して、それぞれマトリックスとして2,5-ジヒドロキシベンゾ酸（DHB）を使用したものと比較して改善されました。さらに、2-HQをマトリックスとして使用することにより良好な再現性があるため、中性、酸性、低分子量の炭水化物の定量分析が達成されました。その結果、事前の精製と濃縮なしの人間の新鮮な血清の単一のサンプルスポットに最大50人のグリカンが正常に検出されました。したがって、新しい反応性マトリックスとしての2-HQは、MALDI-TOF MSによる複雑なサンプル中の炭水化物の高感度、選択的、高速、高スループット分析のための広範なアプリケーションに大きなポテンシャルを示しています。

Matrix-assisted laser desorption/ionization time-of-flight mass spectrometry (MALDI-TOF MS) is a widely used tool for the analysis of carbohydrates. However, the detection of carbohydrates by MALDI-TOF MS is often limited by the unsatisfactory ionization efficiency, instability and the matrix interference in low molecular weight region. Here, we demonstrate that a reactive matrix, 2-hydrazinoquinoline (2-HQ), can be used to detect neutral, sialic and low molecular weight carbohydrates sensitively both in the positive and negative ion mode. Since 2-HQ reacts efficiently with the reducing end of carbohydrate to form stable hydrazone, the ionization efficiency of derived carbohydrates is significantly enhanced. Using 2-HQ, the sensitivity for analyzing glycans has been improved 10-fold and 100-fold compared with those using 3-aminquinoline (3-AQ) and 2,5-dihydroxybenzoic acid (DHB) as matrix, respectively. Moreover, quantitative analysis of neutral, acidic and low molecular weight carbohydrates has been achieved because of the good reproducibility by using 2-HQ as matrix. As a result, up to 50 glycans in a single sample spot of human fresh serum without any prior purification and enrichment have been successfully detected. Therefore, 2-HQ as a new reactive matrix has shown great potentials in widespread applications for sensitive, selective, quantitative, high speed and high throughput analysis of carbohydrates in complex samples by MALDI-TOF MS.