Charge Assignment of Isotopically Resolved Direct Mass Data by 2D Voting

Postery | 2022 | Thermo Fisher Scientific | ASMSInstrumentace
LC/HRMS, LC/MS, LC/MS/MS
Zaměření
Ostatní
Výrobce
Thermo Fisher Scientific

Význam tématu


Precizní přiřazení náboje jednotlivým iontům je klíčové pro jednoznačné určení molekulové hmotnosti v režimu Direct Mass Technology. Eliminace variability odhadů náboje zlepšuje kvalitu izotopického rozlišení a podporuje analýzu komplexních biomolekul, jako jsou protilátky či terapeutické proteiny.

Cíle a přehled studie


Cílem studie je vyvinout a otestovat dvourozměrný votingový algoritmus pro zvýšení přesnosti odhadů náboje v izotopově rozlišených datech přímé hmotnostní analýzy. Analýza byla aplikována na tři datové sady: natívní a denaturovaný standard SILu a natívní Enbrel.

Použitá metodika


Algoritmus pracuje v datovém prostoru m/z versus odhadovaný náboj Z a využívá principu sousedství izotopů a stavů náboje. Postup je následující:
  • Definice velikosti sousední oblasti (M, N) kolem každé binární pozice (m/z0, Z0).
  • Inicializace pravděpodobností pro možné nábojové stavy v rozsahu ±5 % od Z0.
  • Přiřazení hlasů sousedním pozicím podle rovnice přepočtu (m/z1, Z1).
  • Sumace hlasů a výběr tří nejpravděpodobnějších nábojů, jejich normalizace na pravděpodobnosti.
  • Iterativní opakování kroků a finální volba náboje s nejvyšší pravděpodobností (filtrace na P > 0,5).

Použitá instrumentace


  • Orbitrap Q Exactive MS s Ultra High Mass Range (UHMR).
  • Přímá nanovstřikovací kapilára (NSI tip) pro natívní i denaturované vzorky.
  • Software Tune/UHMR pro sběr STORI dat a prototypová Python implementace votingu ve STORIboard.

Hlavní výsledky a diskuse


Po osmi iteracích votingu algoritmus dosáhl jedinečných přiřazení nábojů pro 0,5–2,5 M iontů napříč třemi sadami. Výsledné distribuce molekulové hmotnosti ukázaly:
  • Izotopové rozlišení hlavního profilu i vedlejších komponent (C1, C2, C3).
  • Identifikaci více než sedmi glykoforem u SILu s přírůstky hexózy (~162 Da).
  • Mapování složitých překrývajících se nábojových stavů v natívních datech.

Přínosy a praktické využití metody


Algoritmus přináší robustní a automatizované přiřazení náboje, které je klíčové pro:
  • Charakterizaci heterogenity bioterapeutik v QA/QC.
  • Studium glykosylace a dalších modifikací proteinů.
  • Analýzu složitých proteinových komplexů.

Budoucí trendy a možnosti využití


  • Integrace do komerčních softwarových balíků pro vyšší propustnost a uživatelskou přívětivost.
  • Rozšíření na další typy bioanalytických aplikací a nekovalentní komplexy.
  • Vývoj adaptivních votingových strategií pro zrychlení výpočtů a analýzu velkých datových objemů.

Závěr


Představený 2D votingový algoritmus významně zlepšuje přesnost přiřazení náboje v izotopově rozlišených datech Direct Mass Technology. Výsledné distribuce molekulové hmotnosti poskytují detailní pohled na složitost biomolekulárních vzorků a otevírají cestu k širšímu uplatnění v analytické chemii.

Reference


  1. Kafader J. O.; Beu S. C.; Early B. P.; Melani R. D.; Durbin K. R.; Zabrouskov V.; Makarov A. A.; Maze J. T.; Shinholt D. L.; Yip P. F.; Kelleher N. L.; Compton P. D.; Senko M. W. Journal of the American Society for Mass Spectrometry 2019, 30, 2200–2203.
  2. Schachner L. F.; Ives A. N.; McGee J. P.; Melani R. D.; Kafader J. O.; Compton P. D.; Patrie S. M.; Kelleher N. L. Journal of the American Society for Mass Spectrometry 2019, 30, 1190–1198.

Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.

PDF verze ke stažení a čtení
 

Podobná PDF

Thermo Scientific Direct Mass Technology mode
Thermo Scientific Direct Mass Technology mode
2022|Thermo Fisher Scientific|Brožury a specifikace
Improvement of throughput and charge assignment accuracy in Orbitrap-based charge detection mass spectrometry with proton transfer charge reduction
Analysis of Isomeric Permethylated Lacto-oligosaccharides Using   Electron Transfer Dissociation Combined with Ion Mobility MS
Improved MS/MS Quality and Higher ID Rates Through Charge Tailored Collision Energies in dda-PASEF