MALDI, LC/MS, LC/MS/MS, LC/Ultra-HRMS
ZaměřeníProteomika
VýrobceBruker
Význam tématu
Metoda FT-ICR MS představuje nejvýkonnější hmotnostně spektrometrickou techniku díky extrémně vysokému rozlišení a přesnosti měření hmot. Je klíčová pro proteomiku, metabolomiku, farmaceutický výzkum i kombinatorní chemii, kde umožňuje analýzu složitých směsí a charakterizaci posttranslačních modifikací bez destrukce iontů.
Cíle a přehled studie / článku
Článek popisuje principy iontové cyklotronové rezonance s Fourierovou transformací, konstrukci instrumentace FT-ICR spektrometru APEX-Q, kombinované ionizační zdroje a řadu fragmentačních technik. Na příkladech proteomických analýz demonstruje flexibilitu, robustnost a nejvyšší možné výkonové parametry této metody.
Použitá metodika a instrumentace
Instrumentace zahrnovala FT-ICR spektrometr APEX-Q s aktivně stíněnými supravodivými magnety o indukci 7, 9,4 a 12 Tesla, kombinovaný CombiSource zdroj ESI a MALDI (mikrotitrační destičky MTP 384, technologie AnchorChip), vyhřívanou kapiláru, iontové trychtýře a hexapóly H0, H1 a kolizní hexapól H2. Kvadrupól Q1 sloužil k selektivní izolaci, ICR cela pracovala v ultravysokém vakuu. Pro separaci peptidů byla využita nanoLC Ultimate NanoLC s kolonou PepMap, autosampler Famos a Switchos II. Fragmentace probíhala technikami CID, SORI, IRMPD a ECD přímo v ICR cele.
Hlavní výsledky a diskuse
- Robustnost CombiSource: automatická výměna ESI/MALDI bez opakované kalibrace zachovala přesnost 0,8 ppm (ESI) a 1,2 ppm (MALDI).
- Extrémní rozlišení: pro Substance P rozlišení 1,8 milionu, pro intaktní BSA (66 kDa) detailní izotopické spektrum za <1 s.
- Sub-ppm přesnost MS a MS/MS: klíčová pro PMF vyhledávání a jednoznačné určení proteinů (např. lidský vs myší albumin).
- Ultrapřesná izolace a fragmentace v ICR: pomocí CHEF technologie separace iontů s rozdílem 0,185 Da a jejich samostatná fragmentace.
- Široké spektrum fragmentačních režimů: CID pro ergodickou disociaci, SORI pro nízkoenergetické kolizní MSn, IRMPD pro fotodissociaci, ECD pro zachování labilních modifikací a kombinace IRMPD+ECD pro analýzu velkých proteinů.
Přínosy a praktické využití metody
- Identifikace a de novo sekvenování proteinů v komplexních směsích.
- Charakterizace posttranslačních modifikací (fosforylace, glykosylace aj.).
- Analýzy intact proteinů s detailním izotopickým rozlišením.
- Screening biologicky aktivních látek a kombinatorních knihoven.
- Online kombinace s HPLC a CE pro vysokou propustnost a citlivost.
Budoucí trendy a možnosti využití
- Další zvyšování indukce supravodivých magnetů pro ještě vyšší rozlišení.
- Pokročilé iontové optiky pro selektivní akumulaci a disociaci před ICR cely.
- Rychlejší integrace s hyphenovanými technikami LC a mikrofluidickými platformami.
- Snížení nákladů a masovější komercializace pro rutinní laboratorní aplikace.
- Rozšíření možnosti analýzy vysoce heterogenních a obzvláště labilních biologických vzorků.
Závěr
FT-ICR MS se ukazuje jako nejuniversálnější a nejvýkonnější hmotnostní spektrometrická metoda pro proteomiku i další biochemické aplikace. Nabízí neporovnatelnou přesnost a rozlišení, možnosti kombinace různých ionizačních a fragmentačních režimů a je připravena na náročné aplikace, přičemž hlavní překážkou širšího využití zůstává vysoká pořizovací cena.
Reference
- Comissarow MB, Marshall AG J Chem Phys 62, 293 (1975)
- Comissarow MB, Marshall AG J Chem Phys 64, 110 (1976)
- Marshall AG, Grosshans PB Anal Chem 63, 215A (1991)
- Baykut G, Eyler J Trends Anal Chem 5, 44 (1989)
- Marshall AG, Hendrickson CL, Jackson GS Mass Spectrom Rev 17, 1 (1998)
- Amster IJ J Mass Spectrom 31, 1325 (1996)
- Qian K et al Energy Fuels 15, 492 (2001)
- Rodgers RP et al Anal Chem 71, 5171 (1999)
- Walk TB et al J Comb Chem 1, 561 (1999)
- Schmid DG et al Biotechnol Bioeng 71, 149 (2001)
- He H et al J Antibiot 53, 191 (2000)
- Shi SD-H et al J Am Soc Mass Spectrom 10, 1285 (1999)
- Huang N et al J Am Soc Mass Spectrom 10, 1166 (1999)
- Shen Y et al Anal Chem 73, 3011 (2001)
- Pasa-Tolic L et al J Am Chem Soc 121, 7949 (1999)
- Hofstadler SA, Griffey RH Curr Opin Drug Discov Dev 3, 423 (2000)
- Griffey RH et al J Am Chem Soc 122, 9933 (2000)
- Griffey RH et al Proc Natl Acad Sci USA 96, 10129 (1999)
- Gauthier JW et al Anal Chem Acta 246, 211 (1991)
- Senko MW et al Anal Chem 66, 2801 (1994)
- Little DP et al Anal Chem 66, 2809 (1994)
- Zubarev RA et al Anal Chem 72, 563 (2000)
- Hakansson K et al Anal Chem 73, 3605 (2001)
- Li W et al Anal Chem 71, 4397 (1999)
- Palmblad M et al Rapid Commun Mass Spectrom 16, 988 (2002)
- Davidson W, Frego L Rapid Commun Mass Spectrom 16, 993 (2002)
- Tsybin YO et al Eur J Mass Spectrom 8, 389 (2002)
- Shen Y et al Anal Chem 73, 1766 (2001)
- Wetterhall M et al in Mass Spectrometry and Hyphenated Techniques in Neuropeptide Research, 135 Wiley (2002)
- Yamashita M, Fenn JB J Phys Chem 88, 4451 (1984)
- Fenn JB et al Science 246, 64 (1989)
- Karas M et al Int J Mass Spectrom Ion Proc 78, 53 (1987)
- Karas M et al Int J Mass Spectrom Ion Proc 92, 231 (1989)
- Baykut G et al Rapid Commun Mass Spectrom 16, 1631 (2002)
- Schurenberg M Anal Chem 72, 3436 (2000)
- Wang YS et al Int J Mass Spectrom 198, 113 (2000)
- Belov ME et al Anal Chem 73, 253 (2001)
- Tsybin YO et al Rapid Commun Mass Spectrom 17, 1759 (2003)
- McLafferty FW et al J Am Chem Soc 120, 4732 (1998)
- Marshall AG, Guan S Rapid Commun Mass Spectrom 10, 1819 (1996)
- Tsybin YO et al Rapid Commun Mass Spectrom 17, 1759 (2003)
- Heck AJR et al Rapid Commun Mass Spectrom 5, 406 (1991)
- de Koning LJ et al Int J Mass Spectrom Ion Proc 165/166, 209 (1997)
- Heck AJR, Derrick PJ Anal Chem 69, 3603 (1997)
- Heck AJR et al Adv Mass Spectrom 14, C026140 (1998)
- Kawashima K J Mass Spectrom Soc Jpn 47, 160 (1999)
- McLafferty FW et al J Am Chem Soc 120, 4732 (1998)
- Meng F et al Anal Chem 76, 2852 (2004)
Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.