938 resultados para Peptide sequencing
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We report a general mass spectrometric approach for the rapid identification and characterization of proteins isolated by preparative two-dimensional polyacrylamide gel electrophoresis. This method possesses the inherent power to detect and structurally characterize covalent modifications. Absolute sensitivities of matrix-assisted laser desorption ionization and high-energy collision-induced dissociation tandem mass spectrometry are exploited to determine the mass and sequence of subpicomole sample quantities of tryptic peptides. These data permit mass matching and sequence homology searching of computerized peptide mass and protein sequence data bases for known proteins and design of oligonucleotide probes for cloning unknown proteins. We have identified 11 proteins in lysates of human A375 melanoma cells, including: alpha-enolase, cytokeratin, stathmin, protein disulfide isomerase, tropomyosin, Cu/Zn superoxide dismutase, nucleoside diphosphate kinase A, galaptin, and triosephosphate isomerase. We have characterized several posttranslational modifications and chemical modifications that may result from electrophoresis or subsequent sample processing steps. Detection of comigrating and covalently modified proteins illustrates the necessity of peptide sequencing and the advantages of tandem mass spectrometry to reliably and unambiguously establish the identity of each protein. This technology paves the way for studies of cell-type dependent gene expression and studies of large suites of cellular proteins with unprecedented speed and rigor to provide information complementary to the ongoing Human Genome Project.
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Distinctions between isobaric residues have been a major challenge in mass spectrometric peptide sequencing. Here, we propose a methodology for distinction among isobaric leucine, isoleucine, and hydroxyproline, a commonly found post-translationally modified amino acid with a nominal mass of 113 Da, through a combined electron transfer dissociation-collision-induced dissociation approach. While the absence of c and z(center dot) ions, corresponding to the Yyy-Xxx (Xxx = Leu, Ile, or Hyp) segment, is indicative of the presence of hydroxyproline, loss of isopropyl (Delta m = 43 Da) or ethyl radicals (Delta m = 29 Da), through collisional activation of z(center dot) radical ions, are characteristic of leucine or isoleucine, respectively. Radical migration processes permit distinctions even in cases where the specific e ions, corresponding to the Yyy-Leu or -Ile segments, are absent or of low intensity. This tandem mass spectrometric (MSn) method has been successfully implemented in a liquid chromatography MSn platform to determine the identity of 23 different isobaric residues from a mixture of five different peptides. The approach is convenient for distinction of isobaric residues from any crude peptide mixture, typically encountered in natural peptide libraries or proteomic analysis.
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An octadecapeptide was isolated from the skin secretions of the dusky gopher frog (Rana sevosa) on the basis of histamine release from rat peritoneal mast cells. This peptide was purified to homogeneity by HPLC and found to have the following primary structure, YLKGCWTKSYPPKPCFSR, using both Edman degradation chemistry and peptide sequencing using high-resolution mass spectrometry (Q-TOF MS). The peptide, named peptide Tyrosine Arginine (pYR) shares 77.8% homology with peptide Leucine Arginine (pLR). The effects of the natural amidated peptide, non-amidated peptide and C-loop region of pYR on granulopoiesis and neutrophil apoptosis were investigated. All three analogues inhibited the early development of granulocyte macrophage colonies from bone marrow stem cells but did not induce apoptosis of the end stage granulocytes, the mature neutrophil. Thus, pYR is a novel member of an important and emerging new class of amphibian peptides with hemopoietic actions. (c) 2004 Elsevier Inc. All rights reserved.
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In biological mass spectrometry (MS), two ionization techniques are predominantly employed for the analysis of larger biomolecules, such as polypeptides. These are nano-electrospray ionization [1, 2] (nanoESI) and matrix-assisted laser desorption/ionization [3, 4] (MALDI). Both techniques are considered to be “soft”, allowing the desorption and ionization of intact molecular analyte species and thus their successful mass-spectrometric analysis. One of the main differences between these two ionization techniques lies in their ability to produce multiply charged ions. MALDI typically generates singly charged peptide ions whereas nanoESI easily provides multiply charged ions, even for peptides as low as 1000 Da in mass. The production of highly charged ions is desirable as this allows the use of mass analyzers, such as ion traps (including orbitraps) and hybrid quadrupole instruments, which typically offer only a limited m/z range (< 2000–4000). It also enables more informative fragmentation spectra using techniques such as collisioninduced dissociation (CID) and electron capture/transfer dissociation (ECD/ETD) in combination with tandem MS (MS/MS). [5, 6] Thus, there is a clear advantage of using ESI in research areas where peptide sequencing, or in general, the structural elucidation of biomolecules by MS/MS is required. Nonetheless, MALDI with its higher tolerance to contaminants and additives, ease-of-operation, potential for highspeed and automated sample preparation and analysis as well as its MS imaging capabilities makes it an ionization technique that can cover bioanalytical areas for which ESI is less suitable. [7, 8] If these strengths could be combined with the analytical power of multiply charged ions, new instrumental configurations and large-scale proteomic analyses based on MALDI MS(/MS) would become feasible.
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Pancreatic proteases in the duodenum inhibit the release of cholecystokinin (CCK) and thus exert feedback control of pancreatic exocrine secretion. Exclusion of proteases from the duodenum either by the diversion of bile-pancreatic juice or by the addition of protease inhibitors stimulates exocrine pancreatic secretion. The mechanism by which pancreatic proteases in the duodenum regulate CCK secretion is unknown. In this study, we isolated a trypsin-sensitive peptide that is secreted intraduodenally, releases CCK, and stimulates pancreatic enzyme secretion in rats. This peptide was found to be identical to the porcine diazepam binding inhibitor by peptide sequencing and mass spectrometry analysis. Intraduodenal infusion of 200 ng of synthetic porcine diazepam binding inhibitor1-86 in rats significantly stimulated pancreatic amylase output. Infusion of the CCK antagonist MK-329 completely blocked the diazepam binding inhibitor-stimulated amylase secretion. Similarly, diazepam binding inhibitor33-52 [corrected] also stimulated CCK release and pancreatic secretion in a dose-dependent manner although it was 100 times less potent than the whole peptide. Using a perfusion system containing isolated mucosal cells from the proximal intestine of rats, porcine diazepam binding inhibitor 10(-12) M) dose dependently stimulated CCK secretion. In separate studies, it was demonstrated that luminal secretion of the diazepam binding inhibitor immunoreactivity (7.5 X 10(11) M) could be detected in rat's intestinal washing following the diversion of bile-pancreatic juice. The secretion of this peptide was inhibited by atropine. In conclusion, we have isolated and characterized a CCK-releasing peptide that has a sequence identical to the porcine diazepam binding inhibitor from pig intestinal mucosa and that stimulates CCK release when administered intraduodenally in rat. This peptide may mediate feedback regulation of pancreatic enzyme secretion.
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In computational molecular biology, the aim of restriction mapping is to locate the restriction sites of a given enzyme on a DNA molecule. Double digest and partial digest are two well-studied techniques for restriction mapping. While double digest is NP-complete, there is no known polynomial-time algorithm for partial digest. Another disadvantage of the above techniques is that there can be multiple solutions for reconstruction. In this paper, we study a simple technique called labeled partial digest for restriction mapping. We give a fast polynomial time (O(n(2) log n) worst-case) algorithm for finding all the n sites of a DNA molecule using this technique. An important advantage of the algorithm is the unique reconstruction of the DNA molecule from the digest. The technique is also robust in handling errors in fragment lengths which arises in the laboratory. We give a robust O(n(4)) worst-case algorithm that can provably tolerate an absolute error of O(Delta/n) (where Delta is the minimum inter-site distance), while giving a unique reconstruction. We test our theoretical results by simulating the performance of the algorithm on a real DNA molecule. Motivated by the similarity to the labeled partial digest problem, we address a related problem of interest-the de novo peptide sequencing problem (ACM-SIAM Symposium on Discrete Algorithms (SODA), 2000, pp. 389-398), which arises in the reconstruction of the peptide sequence of a protein molecule. We give a simple and efficient algorithm for the problem without using dynamic programming. The algorithm runs in time O(k log k), where k is the number of ions and is an improvement over the algorithm in Chen et al. (C) 2002 Elsevier Science (USA). All rights reserved.
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A hemorrhagic proteinase, jerdohagin, was purified from Trimeresurus jerdonii venom by gel filtration and ion-exchange chromatographies. It was a single chain polypeptide with an apparent molecular weight of 96 kDa as estimated by SDS-PAGE under the non-reducing and reducing conditions. Internal peptide sequencing indicated that it consisted of metalloproteinase, disintegrin-like and cysteine-rich domains and belonged to the class III snake venom metalloproteinases (class P-III SVMPs). Like other typical metalloproteinases, hemorrhagic activities of jerdohagin were completely inhibited by EDTA, but not by PMSF. Jerdohagin preferentially degraded a-chain of human fibrinogen. Interestingly, jerdohagin did not activate human prothrombin, whereas it cleaved human prothrombin and fragment F1 of activated human prothrombin. (C) 2004 Elsevier Ltd. All rights reserved.
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A new metalloproteinase-disintegrin, named Jerdonitin, was purified from Trimeresurus jerdonii venom with a molecular weight of 36 kDa on SDS-PAGE. It dose-dependently inhibited ADP-induced human platelet aggregation with IC50 of 120 nM. cDNA cloning and sequencing revealed that Jerdonitin belonged to the class II of snake venom metalloproteinases (SVMPs) (P-II class). Different from other P-II class SVMPs, metalloproteinase and disintegrin domains of its natural protein were not separated, confirmed by internal peptide sequencing. Compared to other P-II class SVMPs, Jerdonitin has two additional cysteines (Cys219 and Cys238) located in the spacer domain and disintegrin domain, respectively. They probably form a disulfide bond and therefore the metalloproteinase and disintegrin domains cannot be separated by posttranslationally processing. In summary, comparison of the amino acid sequences of Jerdonitin with those of other P-II class SVMPs by sequence alignment and phylogenetic analysis, in conjunction with natural protein structure data, suggested that it was a new type of P-II class SVMPs. (C) 2003 Elsevier Inc. All rights reserved.
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In recent years, the potential to positively modulate human health through dietary approaches has received considerable attention. Bioactive peptides which are released during the hydrolysis or fermentation of food proteins or following digestion may exert beneficial physiological effects in vivo. The aim of this work was to isolate, characterise and evaluate Angiotensin-І-converting enzyme (ACE-І) inhibitory, antimicrobial and antioxidant peptides from the bovine myofibrillar proteins actin and myosin. In order to generate these peptides, the myofibrillar proteins actin and myosin were hydrolysed with digestive enzymes pepsin, trypsin and α-chymotrypsin, or with the industrial thermolysin-like enzyme “Thermoase”, Amano Inc. It was found that each hydrolysate generated contained peptides which possessed ACE inhibitory, antioxidant and antimicrobial activity. The peptides responsible in part for the observed ACE inhibitory, antioxidant and antimicrobial activity of a number of hydrolysates were isolated using the method of RP-HPLC and the bioactive peptides contained within each active fraction was determined using either MALDI-TOF MS/MS or N-terminal peptide sequencing. During the course of this thesis six ACE inhibitory and five antimicrobial peptides were identified. It was determined that the reported antioxidant activity was a direct result of a number of peptides working in synergy with each other. The IC50 values of the six ACE inhibitory peptides ranged in values of 6.85 to 75.7 µM which compare favourably to values previously reported for other food derived ACE inhibitory peptides, particularly the well known milk peptides IPP and VPP, IC50 values of 5 and 9 µM respectively. All five antimicrobial peptides identified in this thesis displayed activity against Escherichia coli, Salmonella typhimurium, Staphylococcus aureus and Listeria innocua with MIC values ranging from 0.625 to10 mM. The activity of each antimicrobial peptide was strain specific. Furthermore the role and importance of charged amino acids to the activity of antimicrobial peptides was also determined. Generally the removal of charged amino acids from the sequence of antimicrobial peptides resulted in a loss of antimicrobial activity. In conclusion, this thesis revealed that a range of bioactive peptides exhibiting ACE inhibitory, antioxidant and antimicrobial activities were encrypted in bovine myofibrillar proteins that could be released using digestive and industrial enzymes. Finally enzymatic hydrolysates of muscle proteins could potentially be incorporated into functional foods; however, the potential health benefits would need to be proven in human clinical studies.
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L’immunité adaptive et la discrimination entre le soi et le non-soi chez les vertébrés à mâchoire reposent sur la présentation de peptides par les récepteurs d’histocompatibilité majeur de classe I. Les peptides antigéniques, présentés par les molécules du complexe d’histocompatibilité (CMH), sont scrutés par les lymphocytes T CD8 pour une réponse immunitaire appropriée. Le répertoire des peptides du CMH de classe I, aussi appelé immunopeptidome, est généré par la dégradation protéosomale des protéines endogènes, et a un rôle essentiel dans la régulation de l’immunité cellulaire. La composition de l’immunopeptidome dépend du type de cellule et peut présenter des caractéristiques liées à des maladies comme le cancer. Les peptides antigéniques peuvent être utilisés à des fins immunothérapeutiques notamment dans le traitement voire la prévention de certains cancers. La spectrométrie de masse est un outil de choix pour l’identification, le séquençage et la caractérisation de ces peptides. Cependant, la composition en acides aminés, la faible abondance et la diversité de ces peptides compliquent leur détection et leur séquençage. Nous avons développé un programme appelé StatPeaks qui permet de calculer un certains nombres de statistiques relatives à la fragmentation des peptides. À l’aide de ce programme, nous montrons sans équivoque que les peptides du CMH classe I, en mode de fragmentation par dissociation induite par collision (CID), fragmentent très différemment des peptides trypsiques communément utilisés en protéomique. Néanmoins, la fragmentation par décomposition induite par collision à plus haute énergie (HCD) proposée par le spectromètre LTQ-Orbitrap Velos améliore la fragmentation et fournit une haute résolution qui permet d’obtenir une meilleure confiance dans l’identification des peptides du CMH de classe I. Cet avantage permet d’effectuer le séquençage de novo pour identifier les variants polymorphes qui ne sont normalement pas identifiés par les recherches utilisant des bases de données. La comparaison des programmes de séquençage Lutefisk, pepNovo, pNovo, Vonode et Peaks met en évidence que le dernier permet d’identifier un plus grand nombre de peptides du CMH de classe I. Ce programme est intégré dans une chaîne de traitement de recherche d’antigènes mineurs d’histocompatibilité. Enfin, une base de données contenant les informations spectrales de plusieurs centaines de peptides du CMH de classe I accessible par Internet a été développée.
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La bactérie Salmonella enterica sérovar Typhi (S. Typhi) provoque la fièvre typhoïde chez les humains et constitue un problème de santé publique important. La majorité de nos connaissances sur la pathogenèse de cette bactérie provient du modèle de fièvre entérique chez la souris causée par le sérovar Typhimurium. Peu d’études se sont penchées sur les facteurs de virulence uniques au sérovar Typhi, ni sur la possibilité que les pseudogènes retrouvés dans son génome puissent être fonctionnels. Le fimbria stg, unique au sérovar Typhi, renferme un codon d’arrêt TAA prématuré dans le gène stgC qui code pour le placier responsable de l’assemblage des sous-unités fimbriaires à la surface de la bactérie. Ainsi, le fimbria stg a été classifié dans la liste des pseudogènes non-fonctionnels. Les objectifs de cette étude étaient d’évaluer l’implication du fimbria stg lors de l’interaction avec les cellules humaines, puis de vérifier l’importance du pseudogène stgC lors de la biogenèse fimbriaire. Dans une première partie, la transcription de stg a été évaluée à l’aide d’une fusion lacZ. Malgré des niveaux d’expression observés généralement faibles en milieu riche, la croissance en milieu minimal a favorisé la transcription de l’opéron. La délétion complète de l’opéron fimbriaire stgABCD du génome de S. Typhi a été réalisée par échange allélique, puis a été complémentée sur un plasmide. Il a été démontré que la présence de stg chez S. Typhi, S. Typhimurium et E. coli contribue à une adhérence accrue sur les cellules épithéliales humaines. De plus, ce fimbria semble agir comme une structure anti-phagocytaire lors de l’interaction avec des macrophages humains. Ainsi, l’opéron stg semble fonctionnel, malgré son codon d’arrêt prématuré, puisque des phénotypes ont été observés. La seconde partie de cette étude consistait à vérifier le rôle joué par le pseudogène stgC dans la biogenèse du fimbria. Différentes variantes de l’opéron ont été générées, clonées dans un vecteur inductible à l’arabinose, puis transformées dans la souche afimbriaire d’E. coli ORN172. La translocation de la sous-unité fimbriaire StgD à la surface de la bactérie a été évaluée chez ces différents mutants par immunobuvardage de type Western. Cette expérience a permis de démontrer que le pseudogène stgC est essentiel pour l’exportation de la sous-unité StgD à la surface. L’ajout d’une étiquette de 6-histidines en C-terminal de StgC a permis de confirmer la traduction complète du gène, malgré le codon d’arrêt TAA prématuré. Le séquençage peptidique a révélé l’insertion d’une tyrosine à ce codon. Une fusion traductionnelle avec la protéine verte fluorescente a révélé qu’environ 0.8% de l’ARNm peut être traduit et permet la production complète du placier. Ce projet a permis la caractérisation d’un facteur de virulence unique à S. Typhi et constitue une étape de plus vers la compréhension de ses mécanismes de pathogenèse. Il s’agit de la première démonstration chez les bactéries de la fonctionnalité d’un gène interrompu prématurément par un codon d’arrêt TAA.
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Les histones sont des protéines nucléaires hautement conservées chez les cellules des eucaryotes. Elles permettent d’organiser et de compacter l’ADN sous la forme de nucléosomes, ceux-ci representant les sous unités de base de la chromatine. Les histones peuvent être modifiées par de nombreuses modifications post-traductionnelles (PTMs) telles que l’acétylation, la méthylation et la phosphorylation. Ces modifications jouent un rôle essentiel dans la réplication de l’ADN, la transcription et l’assemblage de la chromatine. L’abondance de ces modifications peut varier de facon significative lors du developpement des maladies incluant plusieurs types de cancer. Par exemple, la perte totale de la triméthylation sur H4K20 ainsi que l’acétylation sur H4K16 sont des marqueurs tumoraux spécifiques a certains types de cancer chez l’humain. Par conséquent, l’étude de ces modifications et des événements determinant la dynamique des leurs changements d’abondance sont des atouts importants pour mieux comprendre les fonctions cellulaires et moléculaires lors du développement de la maladie. De manière générale, les modifications des histones sont étudiées par des approches biochimiques telles que les immuno-buvardage de type Western ou les méthodes d’immunoprécipitation de la chromatine (ChIP). Cependant, ces approches présentent plusieurs inconvénients telles que le manque de spécificité ou la disponibilité des anticorps, leur coût ou encore la difficulté de les produire et de les valider. Au cours des dernières décennies, la spectrométrie de masse (MS) s’est avérée être une méthode performante pour la caractérisation et la quantification des modifications d’histones. La MS offre de nombreux avantages par rapport aux techniques traditionnelles. Entre autre, elle permet d’effectuer des analyses reproductibles, spécifiques et facilite l’etude d’un large spectre de PTMs en une seule analyse. Dans cette thèse, nous présenterons le développement et l’application de nouveaux outils analytiques pour l’identification et à la quantification des PTMs modifiant les histones. Dans un premier temps, une méthode a été développée pour mesurer les changements d’acétylation spécifiques à certains sites des histones. Cette méthode combine l’analyse des histones intactes et les méthodes de séquençage peptidique afin de déterminer les changements d’acétylation suite à la réaction in vitro par l’histone acétyltransférase (HAT) de levure Rtt109 en présence de ses chaperonnes (Asf1 ou Vps75). Dans un second temps, nous avons développé une méthode d’analyse des peptides isomériques des histones. Cette méthode combine la LC-MS/MS à haute résolution et un nouvel outil informatique appelé Iso-PeptidAce qui permet de déconvoluer les spectres mixtes de peptides isomériques. Nous avons évalué Iso-PeptidAce avec un mélange de peptides synthétiques isomériques. Nous avons également validé les performances de cette approche avec des histones isolées de cellules humaines érythroleucémiques (K562) traitées avec des inhibiteurs d’histones désacétylases (HDACi) utilisés en clinique, et des histones de Saccharomyces cerevisiae liées au facteur d’assemblage de la chromatine (CAF-1) purifiées par chromatographie d’affinité. Enfin, en utilisant la méthode présentée précédemment, nous avons fait une analyse approfondie de la spécificité de plusieurs HATs et HDACs chez Schizosaccharomyces pombe. Nous avons donc déterminé les niveaux d’acétylation d’histones purifiées à partir de cellules contrôles ou de souches mutantes auxquelles il manque une HAT ou HDAC. Notre analyse nous a permis de valider plusieurs cibles connues des HATs et HDACs et d’en identifier de nouvelles. Nos données ont également permis de définir le rôle des différentes HATs et HDACs dans le maintien de l’équilibre d’acétylation des histones. Dans l’ensemble, nous anticipons que les méthodes décrites dans cette thèse permettront de résoudre certains défis rencontrés dans l’étude de la chromatine. De plus, ces données apportent de nouvelles connaissances pour l’élaboration d’études génétiques et biochimiques utilisant S. pombe.
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A nitric oxide synthase (NOS)-like activity has been demonstrated in human red blood cells (RBCs), but doubts about its functional significance, isoform identity and disease relevance remain. Using flow cytometry in combination with the NO-imaging probe DAF-FM we find that all blood cells form NO intracellularly, with a rank order of monocytes > neutrophils > lymphocytes > RBCs > platelets. The observation of a NO-related fluorescence within RBCs was unexpected given the abundance of the NO-scavenger oxyhemoglobin. Constitutive normoxic NO formation was abolished by NOS inhibition and intracellular NO scavenging, confirmed by laser-scanning microscopy and unequivocally validated by detection of the DAF-FM reaction product with NO using HPLC and LC-MS/MS. Employing immunoprecipitation, ESI-MS/MS-based peptide sequencing and enzymatic assay we further demonstrate that human RBCs contain an endothelial NOS (eNOS) that converts L-3H-Arginine to L-3H-Citrulline in a Ca2+/Calmodulin-dependent fashion. Moreover, in patients with coronary artery disease, red cell eNOS expression and activity are both lower than in age-matched healthy individuals and correlate with the degree of endothelial dysfunction. Thus, human RBCs constitutively produce NO under normoxic conditions via an active eNOS isoform the activity of which is compromised in patients with coronary artery disease.
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Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
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The social wasp P. paulista is relatively common in southeast Brazil causing many medically important stinging incidents. The seriousness of these incidents is dependent on the amount of venom inoculated by the wasps into the victims, and the characteristic envenomation symptoms are strongly dependent on the types of peptides present in the venom. In order to identify some of these naturally occurring peptides available in very low amounts, an analytical protocol was developed that uses a combination of reversed-phase and normal-phase high-performance liquid chromatography (HPLC) of wasp venom for peptide purification, with matrix-assisted laser desorption/ionization time-of-flight post-source decay mass spectrometry (MALDI-Tof-PSD-MS) and low-energy collision-induced dissociation (CID) in a quadrupole time-of-flight tandem mass spectrometry (QTof-MS/MS) instrument for peptide sequencing at the sub-picomole level. The distinction between Leu and Ile was achieved both by observing d-type fragment ions obtained under CID conditions and by comparison of retention times of the natural peptides and their synthetic counterparts (with different combinations of I and/or L at N- and C-terminal positions). To distinguish the isobaric residues K and Q, acetylation of peptides was followed by Q-Tof-MS analysis. The primary sequences obtained were INWLKLGKMVIDAL-NH2 (MW 1611.98Da) and IDWLKLGKMVMDVL-NH2 (MW 1658.98Da). Micro-scale bioassay protocols characterized both peptides as presenting potent hemolytic action, mast cell degranulation, and chemotaxis of poly-morphonucleated leukocyte (PMNL) cells. The primary sequences and the bioassay results suggest that these toxins constitute members of a new sub-class of mastoparan toxins, directly involved in the occurrence of inflammatory processes after wasp stinging. Copyright (C) 2004 John Wiley Sons, Ltd.