Differentiating Isomers using High Resolution Mass Spectrometry Coupled with MSn, Collision Induced Dissociation, and Ultraviolet Photodissociation

Význam tématu

Odlišení izomerů sugar-fosfátů je nezbytné pro přesnou analýzu jejich role v biochemických procesech. Podobnost struktur vede k překryvům v chromatografii a hmotnostních spektrech, což komplikuje identifikaci ve složitých vzorcích. Pokročilé fragmentační techniky umožňují určit unikátní ionty, které jednoznačně rozliší jednotlivé izomery bez nutnosti dokonalé chromatografické separace.

Cíle a přehled studie

Tato studie se zaměřila na šest izomerů sugar-fosfátů: glukóza-1-fosfát, galaktóza-1-fosfát, glukóza-6-fosfát, galaktóza-6-fosfát, manóza-6-fosfát a fruktóza-6-fosfát. Cílem bylo vyhodnotit možnosti rozlišení jednotlivých izomerů pomocí kombinace HCD, CID, MSn a UVPD na Orbitrap IQ-X Tribrid spektrometru.

Použitá metodika a instrumentace

Analytický postup zahrnoval kapalnou chromatografii ve spojení s hmotnostní spektrometrií:

• Chromatografie prováděná na systému Vanquish Horizon s kolonkou ZIC-pHILIC a gradientem z acetonitrilu a vodného amoniakálního eluentu
• Spektrometrie na Orbitrap IQ-X Tribrid v pozitivním režimu se sekvenčním získáváním dat (DDA) a fragmentací HCD, CID, MSn a UVPD
• Vyhodnocení dat v softwaru Thermo Freestyle a predikce struktur fragmentů v Mass Frontier

Hlavní výsledky a diskuse

Chromatografická analýza odhalila dvě koelující skupiny: glukóza-1 a galaktóza-1, a glukóza-6 a galaktóza-6. Fruktóza-6 a manóza-6 tvoří druhou skupinu. Pro každý izomer byly nalezeny specifické fragmenty:

• UVPD generovalo diagnostické ionty unikátní pro protonované i sodiované addukty
• CID a MSn umožnily potvrzení struktury selektivní druhotnou fragmentací
• V komplexním vzorku plasmatu zůstaly diagnostické fragmenty detekovatelné díky vysoké citlivosti iontové pasti

Přínosy a praktické využití metody

Obrácená kombinace sekvenčních fragmentací usnadňuje rychlé a spolehlivé rozlišení strukturálně podobných metabolit v oblasti metabolomiky, QA/QC v biochemických laboratořích a průmyslové analytice bez nutnosti rozsáhlé chromatografické separace.

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekávané směry dalšího rozvoje zahrnují:

• Integrace UVPD s iontovou mobilitou pro lepší oddělení izomerů
• Automatizace analýzy fragmentačních vzorů pomocí umělé inteligence
• Rozšíření aplikace na další třídy isomerických metabolit

Závěr

Kombinace HCD, CID, MSn a UVPD na Orbitrap IQ-X Tribrid poskytuje robustní platformu pro odlišení izomerických sugar-fosfátů i v komplikovaných matricech. Identifikace diagnostických fragmentů umožňuje zefektivnit metabolické studie a průmyslovou kontrolu kvality.

Reference

• Bills B, Yedla S, Deshpande R, Amer B, Bird S, Zabrouskov V. Differentiating Isomers Using High Resolution Mass Spectrometry Coupled with MSn, CID, and UVPD. Thermo Fisher Scientific, 2022.