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Part Ⅰ: Design and Synthesis of a New Radical-Initiating Tag Reagent Based on TEMPO-containing Benzoxazinone and Its application to Peptide and Carbohydrate Sequencing Part Ⅱ: Synthesis of a New Photocleavable Mass-Tag Based on 5-Acetyloxy-6(5H)-Phenanthridinone

초록/요약 도움말

Chapter 1 Mass Spectrometry (MS) is one of the most powerful tools in peptide sequencing. Among many methods for characterizing gas-phase peptides, the free radical initiated peptide sequencing (FRIPS) has been under spotlight because it provides similar mass-fragmentation patterns to those obtainable from the electron capture dissociation (ECD) method under collision induced dissociation (CID) conditions. Generally, the FRIPS technique demands introduction of a free-radical generating group into a peptide chain so that a radical species can be generated under CID conditions. We have recently reported a new FRIPS reagent based on (2,2,6,6-tetramethylpiperidine-1-oxy)-(TEMPO)-capped benzyl groups and demonstrated that it worked successfully. As an extension of our previous study, we have designed and synthesized a new FRIPS reagent which is based on benzoxazinone functionality which allows conjugation with amino groups of peptides. Moreover, we expect that this reagent will show different fragmentation pattern because the peptide derived from it generates α-carbonyl-carbinyl radical instead of benzyl radical. This study presents the synthesis of the new FRIPS reagent and preliminary study of the peptides derivatized with this reagent. Chapter 2 Glycosylation is common post-translational modification to cell surface and extracellular matrix (ECM) proteins as well as to lipids. Just as mass spectrometry has proven to be the core technology behind proteomics, it stands to play a similar role in the study of the functional implications of carbohydrate expression, known as glycomics. Mass spectrometric techniques for the ionization and fragmentation of oligosaccharides are discussed so as to solve structure-activity relations in glycomics. We have designed and synthesized a new reagent which is based on a TEMPO containing compound which allows conjugation with reducing-terminus aldehyde group of oligosaccharides by reductive amination. This reagent will show fragmentation of oligosaccharides because it is possible to make stable free radical. This study presents the synthesis of the new reagent for sequencing oligosaccharides. Part II MALDI-MS is an effective technique in mass spectrometry, using the analysis of the biomolecule because it show high sensitivity in mass spectrometry. However, It surely require the assistance of matrix for desorption process. In order to simplify the ionization mechanism, we design the photocleavable molecule which allow irradiation without the matrix molecule. This study presents the synthesis of a new photo-cleavable mass tag based on hydroxamate and phenanthridinone.

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초록/요약 도움말

Chapter 1 질량 분석기는 펩타이드의 배열을 연구하는데 중요한 분석도구이다. 기체 상태의 펩타이드를 분석하는 많은 방법중에서 자유 라디칼에 의한 펩타이드 서열 분석법(FRIPS)은 충돌에 의한 질량분석법(CID)조건에서 전자를 포획하는 질량분석법(ECD) 만큼의 결과를 가져온다는 점에서 각광받고 있는 질량분석법이다. 일반적으로 FRIPS는 CID 조건에서 라디칼 종을 생성하기 위해서 자유 라디칼을 만들수 있는 물질을 필요로 한다. 그리하여 자유 라디칼을 만들수 있는 TEMPO라는 물질을 도입한 구조의 화합물을 합성했고 이러한 예전 연구결과를 토대로 새로운 benzoxazinone 구조의 새로운 화합물을 합성하였다. 이 새로운 FRIPS 화합물은 이전의 FRIPS와달리 벤질 라디칼이 아닌 알파-카르보닐-카비닐 라디칼을 형성하여 색다른 펩타이드의 분리가 일어날 것으로 기대된다. 이 연구는 새로운 FRIPS 화합물의 합성과 이 화합물에 의한 펩타이드 분리결과를 나타내고 있다. chapter 2 글리코실화 반응은 세포벽이나 세포외기질에서 일어나는 대표적인 번역 후 과정이다. 단백질체학에서 질량분석법은 매우 중요한 역할을 맡아왔고 이는 글리코믹스와 같은 탄수화물 구조의 분석에도 비슷한 역할을 할 수 있을거라는 의미를 가진다. 올리고당의 이온화와 분열에 대한 질량분석 기술은 글리코믹스에서 구조적 활성에 관한 문제를 해결하는데 고려되어 왔다. 이에 기반하여 우리는 환원 아미노화에 의해서 당의 알데히드 작용기와 결합할 수 있는 새로운 화합물을 합성하였다. 이 화합물은 TEMPO라는 분자를 가지고 있어 질량분석시에 자유 라디칼을 형성 할 수 있기 때문에 새로운 당의 분석을 가능하게 할 것이다. 이 연구는 이 새로운 분자의 합성에 대해 나타내고 있다. Part III MALDI-MS는 높은 민감성을 가져 생체분자의 질량 분석에 효과적인 질량 분석 기술이다. 하지만 이 기술은 탈착 과정에서 반드시 매트릭스의 존재가 필요하기 때문에 이온과 과정이 복잡해지는 단점이 있다. 이러한 이온화 과정을 간단히 하기 위해 새로운 광분해 화합물을 설계하였다. 이 화합물은 빛을 흡수하게 되면 자동으로 끊어지게 되어 매트릭스 필요없이 질량분석법이 가능해진다. 이 연구는 빛을 잘 흡수하는 페난스리디논 구조와 빛에 의해 분해가 잘되는 하이드록사메이트 구조를 동시에 가져 광분해 반응이 잘되는 새로운 광분해 화합물을 설계하고 합성하는 것에 대해 나타낸다.

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