Advances in hardware design and function of the new timsOmni MS platform

Význam tématu

Pokročilá hmotnostní spektrometrie s komplementárními fragmentačními technikami je klíčová pro detailní charakterizaci proteinů, glykoproteinů a dalších biomolekul. Integrace separace na základě iontové mobility s přesnou kontrolou elektronové fragmentace umožňuje získat vysoce kvalitní sekvenační a strukturální informace, důležité pro výzkum, vývoj léčiv i průmyslovou kontrolu kvality.

Cíle a přehled studie

Cílem prezentované studie je popsat pokroky v konstrukci a funkci nové platformy timsOmni MS. Autoři předkládají hardwarové inovace, metody pro dynamickou akumulaci iontů a řízenou elektronovou fragmentaci (eXd) a demonstrují jejich využití na příkladech CIU-TIMS-ECD analýzy karboanhydrázy a LC-MS/MS glykopeptidů transferrinu.

Použitá metodika a instrumentace

Pro rozsáhlou analýzu bylo integrováno několik klíčových komponent:

• Více režimů ESI (VIP-HESI, CaptiveSpray, NEOS) pro analytický až offline nanoprůtok.
• RF ionový trychtýř a stacked-ring RF vodič pro desolvaci, CIU a isCID před TIMS.
• Dvojitý TIMS analyzátor s mobilitou-řízenou selekcí a akumulací.
• Omnitrap platforma pro MSn s elektronovou fragmentací eXd (ECD, EID) s jemným laděním energie elektronů.
• Kvadruplová filtrace do m/z 4500 a OA-TOF analyzátor s rampovým AC signálem pro lepší cyklus získávání dat.

Hlavní výsledky a diskuse

CIU-TIMS-ECD měření na karboanhydráze (nabíjecí stav 11+) prokázalo schopnost sledovat změny konformace a odhalit flexibili­tní oblasti proteinu pomocí závislosti dat fragmentace na energii aktivace. Dynamická akumulace iontů před MS/MS výrazně zvýšila poměr signál/šum a sekvenační pokrytí u F(ab’)2 i Fc/2 fragmentů adalimumabu. U transferrinu byla LC-MS/MS metoda zacílené glykopeptidické analýzy demonstrována na dvou nízkoodběrných glykopeptidech, kde eXd (ECD a EID) poskytla detailní lokalizaci glykanů a potvrzení sekvence.

Přínosy a praktické využití metody

Platforma timsOmni MS nabízí:

• Komplexní strukturní charakterizaci biomolekul v jednom systému.
• Vysokou citlivost a sekvenační pokrytí díky řízené akumulaci iontů.
• Flexibilní volbu fragmentačních režimů (ECD, EID, CID, CIU).
• Možnost analýzy glykopeptidů, proteinů nativních i diges­tovaných vzorků.

Budoucí trendy a možnosti využití

Další vývoj se soustředí na rozšíření přenosu do vyšších m/z, automatizaci volby optimálních fragmentačních podmínek, integraci AI nástrojů pro zpracování dat a rozšíření aplikací na komplexní proteomiku, metabolomiku i studium proteinových komplexů.

Závěr

Popsané inovace v návrhu timsOmni platformy představují významný krok ve vývoji hmotnostních spektrometrů. Kombinace dvojitého TIMS, dynamické akumulace iontů a přesné elektronové fragmentace otevírá nové možnosti pro detailní strukturní a sekvenační analýzy biologicky relevantních molekul.