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結構生物化學/蛋白質序列測定技術/質譜

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質譜儀示意圖

質譜是一種分析技術,用於根據帶電粒子的質荷比來識別化合物的質量。透過將帶電粒子透過質譜儀中的外加電場,可以確定粒子的電荷與質量之比。質譜儀有三個主要模組:離子源、質量分析器和檢測器。在這種方法中,待分析的蛋白質樣本被放置在 MS 儀器中。施加雷射束以使樣本在離子源處電離。產生不同大小的帶正電荷的離子,並在分析器中透過電場移動。較輕的離子首先到達檢測器,這會觸發時鐘記錄飛行時間 (TOF)。這是 MALDI-TOF 質譜法的特徵,它可以確定大型蛋白質複合物的單個組分的質量。

質譜法用於分析氣相中分子的電離形式。透過測量離子在施加電場中加速的速度,並使用牛頓第三定律 F = ma(其中 F 為力,m 為質量,a 為加速度)來計算質量,因為已知施加力,而加速度是實驗測量值。

現代蛋白質分析技術包括基質輔助雷射解吸電離 (MALDI) 和電噴霧電離 (ESI)。該技術的進步現在使在大多數情況下以小於一個質量單位的精度測定蛋白質質量成為可能。

基質輔助雷射解吸電離 (MALDI)

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蛋白質或肽與基質中吸收雷射光的有機化合物共沉澱。雷射光使分子從表面排出,並在離開基質時捕獲電子,使分子成為帶負電荷的離子。這種電離非常必要,因為只有離子才能被準確測量。電離雷射脈衝觸發時鐘,測量離子的飛行時間 (TOF)。在飛行時間 (TOF) 分析中,離子在電場中加速透過飛行管,朝著檢測器移動。較輕的離子會首先到達。使用 MALDI 與分子電離方法相比,最大的優點之一是 MALDI 可以給出分子碎片,這些碎片準確地代表了蛋白質或肽的分子量。一般來說,可以測量從幾千到幾十萬道爾頓的重量。 [1]

電噴霧電離 (ESI)

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ESI 機器

電噴霧電離是一種電離技術,用於少量的大分子,例如聚合物和蛋白質以及肽。該裝置通常使用一個帶有尖端末端的空心金屬管,該尖端末端面向一塊板。在該過程中,樣品溶液被噴射,就像從注射器中噴射一樣,從金屬管中噴射到強電場中,在熱氮的幫助下溶解。包含蛋白質或肽的溶液透過一個帶有一個非零電位的細金屬尖端流動,該尖端釋放溶液作為帶電的液滴,這些液滴包含蛋白質和溶劑,這些溶劑從液滴中蒸發,留下蛋白質帶電到板上。ESI 譜圖的一個重要特點是離子能夠攜帶多個電荷。這種技術通常與質譜聯用,用於蛋白質分析。

ESI 的歷史

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質譜研究很早就開始了,但直到 20 世紀才發展出電噴霧電離技術。ESI 由 2002 年諾貝爾化學獎獲得者約翰·芬恩博士開發。與其他兩位科學家田中耕一和庫爾特·武特里希一起,芬恩博士專注於質譜領域的科研,特別是 ESI 技術。芬恩博士的研究發現很快就投入了實際應用。ESI 在不同的應用中帶來了許多益處。例如,它提高了對複雜新藥化合物的評估速度。透過這種應用,它導致了 1990 年代中期艾滋病藥物的開發。

使 ESI 成為生物學應用首選方法的特性

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1. 噬菌體轉化過程是“溫和”的——這意味著它可以處理非常脆弱的分子以進行電離。此外,在某些情況下,甚至非共價相互作用也可以透過質譜法進行。
2. 允許分析複雜混合物,因為洗脫級分可以直接噴射到 MS 中
3. 產生天然離子,允許測量高分子量生物聚合物 [2]

LDESI

ESI 儀器

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Quattro II

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Quattro II 是用於電噴霧電離的三種儀器之一,是 LR ESI 的主要儀器。該儀器是四極杆-六極杆-四極杆質譜儀。它的質荷比為 4,000 Da,並配備有 ESI 源。在該過程中,樣品透過迴圈注射或透過注射泵直接注入 Quattro II。

LCQ 儀器也稱為 LCQ Deca XP。 這也是一種電噴霧電離或離子阱質譜儀。 它配備了 X calibur[檢查拼寫] 軟體,可以獲取光電二極體陣列資料和質譜資料。 與其他儀器相比,該裝置具有很大的優勢,它能夠執行多級質譜分析。 能夠做到這一點可以增加從給定分子中獲得的結構資訊的量。 LCQ 的注射技術類似於 Quattro,但略有不同。 LCQ 也可以透過使用 LC 泵或注射閥進行流動注射。 另一種方法是使用裝有柱[檢查拼寫] 的 LC。 雖然 Quattro II 是 LR ESI 的主要儀器,但 LCQ 是 ESI 中 LC/MS 和 LC/MSMS 的主要儀器。

Q-Tof 是一種具有 MS/MS 功能的混合四極杆質譜儀。 與其他兩種儀器相比,Q-Tof 具有非常高的解析度、靈敏度和質量精度。 憑藉這些特性,Q-Tof 能夠幫助提高肽的質量測量精度。 同時,它還可以改善多電荷離子的電荷態識別,並更好地區分等量物種。 該儀器還可以配備不同的源。 例如,當它配備納噴霧源時,它可以幫助分析小樣品並透過半或完全從頭測序識別蛋白質。 與 Quattro II 和 LCQ 一樣,Q-Tof 可以透過使用輸液泵、迴圈注射或甚至 HPLC 柱來注射樣品。 與其他兩種儀器不同,Q-Tof 是 HR ESI 的主要儀器。

ESI 在質譜中的新應用

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質譜是一種用於研究蛋白質複合物的分析技術。 電噴霧電離質譜 (ESI-MS) 的最新發展使得以前無法獲得的蛋白質複合物的表徵成為可能,特別是那些處於氣相中的蛋白質複合物。 ESI-MS 允許研究蛋白質複合物組裝的動力學。 可以使用這種方法分離和鑑定中間體。 此外,串聯質譜用於確定構成蛋白質複合物整體結構的構建塊。 此外,ESI-MS 用於透過比較複合物的相對強度與亞基的強度來確定平衡常數。 最後,離子遷移譜質譜 (IMS-MS) 用於分析大分子組裝體。 它提供有關大小、形狀、質荷比和亞基數量的資訊。 這使得能夠識別蛋白質環和蛋白質複合物解離。

串聯質譜

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MS MS

單個質譜儀元件或單個質譜儀在多個質譜分析分離階段中使用,對應於在空間或時間上分離的 MS 步驟。 在空間串聯質譜中,單個質譜儀元件在物理上分離,這些元件可以是透射四極杆、扇形或飛行時間。 而在時間串聯質譜中,分離步驟是在時間範圍內進行的,多個步驟同時發生,並且離子被困在同一個地方或空間。 四極杆離子阱或 FTMS 儀器可應用於此類分析,因為它在多個尺度上執行分析。 它通常被稱為 MSn。 n 指的是步驟的數量,因此 MS3 指的是由三個步驟組成的分離。

蛋白質分析方法

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蛋白質質譜分析主要有兩種方法:自下而上方法和自上而下方法。 在自下而上方法中,將一種酶(如胰蛋白酶)與目標蛋白質一起用於消化。 然後透過 MS 和串聯 MS 分析消化過程產生的“胰蛋白酶肽”。 另一方面,在自上而下方法中,蛋白質分子在未經酶事先消化的情況下透過 MS 進行分析。 自下而上方法比自上而下方法有幾個優點,因此使用更為廣泛

1. 較小的蛋白質離子比整個蛋白質分子更均勻,更易於處理;

2. 可以更準確地確定較小蛋白質離子的質量;

3. 在 MS 過程中,較小的蛋白質片段更容易被還原成片段。

然而,這種方法的主要缺點是蛋白質分子的覆蓋範圍不完整。 自上而下方法似乎擁有這種優勢,但同時存在許多其他問題,包括

1. 處理大型蛋白質分子的困難;

2. 整個蛋白質分子異質性問題;

3. MS 的複雜性。

因此,自上而下分析僅限於應用於低通量單蛋白研究。 為了改進此類方法的結果,科學家已經提出了針對大於較小蛋白質片段(如胰蛋白酶肽)的蛋白質的中間“中上”方法。 雖然這種方法仍在開發中,但它正開始證明其有效性,這一點可以從對組蛋白尾部修飾的分析中看出來。[3]

MALDI-TOF MS(質譜)的應用

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通常,蛋白質的表徵和鑑定透過 SDS-PAGE(十二烷基硫酸鈉-聚丙烯醯胺凝膠電泳)完成。 但是,SDS-PAGE 無法識別少量蛋白質樣品。 MALDI-TOF MS 具有更高的靈敏度和解析度。 MALDI-TOF MS 可以分離高達 100 千道爾頓的蛋白質樣品。 因此,MALDI-TOF MS 用於 SDS-PAGE 後,以提高準確性。

首先,透過二維凝膠分離樣品蛋白。 然後,像胰蛋白酶這樣的特定切割會切割蛋白質。 這些分離的肽透過 MALDI-TOF MS 鑑定。 由於牛頓第二定律 F = ma,重的肽會緩慢移動,而輕的肽會快速移動。 當肽沿管移動時,不同加速度或速度的肽到達管末端所需的時間不同。 這些分離的肽可以透過與計算機模擬資料庫匹配進行分析。

MALDI-TOF MS 還可以用於 DNA 雜交、分析微生物和與蛋白質結合的糖(如糖胺聚糖)。

MALDI 具有許多有利的特性
1. 穩健性
2. 高速
3. 對汙染物、生化緩衝液和常見新增劑的免疫性[4]

質譜在脂類和膜中的應用

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脂類組學是代謝組學的重要組成部分,它關注於對生物體中脂類結構和功能的詳細描述和分析。 質譜在確定脂類結構方面發揮了極其關鍵和重要的作用。

介紹 隨著可用的完整測序基因組數量不斷增加,生物學家面臨著將基因結構與基因功能聯絡起來的挑戰。這種對了解基因功能的驅動促使科學家分析構成生物系統(如 mRNA 和蛋白質)的成分的表達水平。代謝組學是對稱為代謝組的內源合成中間體的研究,被認為代表了基因表達的最終結果。內源合成中間體(代謝組)主要由脂類和脂肪組成。研究這些脂類可以提供資訊,以確定脂類作用與各種疾病(如癌症、動脈粥樣硬化和慢性炎症)之間關係。此外,許多脂類具有細胞膜,研究它們與膜相關蛋白/酶的相互作用可以提供有關開發抑制這些相互作用的藥物的資訊,這些相互作用會導致疾病。

第一個質譜儀是由諾貝爾獎獲得者 J.J. 湯姆森爵士建造的,用於分析沼氣。他觀察到質荷比為 16 到 26,分別被識別為甲烷和乙炔的正離子。從那時起,質譜法對於蛋白質組學和代謝組學的研究極其重要。

脂類定義和分類 脂類的分類範圍很廣。它可以包括像脂肪、油、蠟、固醇和甘油三酯這樣的有機化合物,它們不溶於水,但可溶於非極性有機化合物。它們也可以被定義為觸感油膩。然而,許多脂類並不總是受這些定義約束。這導致了對 8 類脂類的正式分類。它們是脂肪酸、甘油脂、鞘脂、固醇脂、異戊二烯脂、糖脂和聚酮類化合物。

[5]

質譜法在膜蛋白分析中的應用

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膜蛋白的分析具有挑戰性,因為它們具有疏水性、複雜的翻譯後修飾 (PTM) 以及相對低的丰度,因此它們無法透過傳統方法(如 X 射線晶體學和核磁共振波譜法)進行分析。然而,隨著技術的最新進展和方法學(即更好的液相色譜效能),質譜 (MS) 在很大程度上加速了膜蛋白分析;特別是在確定和理解完整的質膜 (PM) 蛋白組、膜蛋白拓撲結構、膜蛋白-蛋白相互作用以及起源於膜的訊號網路方面。

MS 蛋白組學以確定完整的膜蛋白組

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膜蛋白的疏水性和低丰度以及錯綜複雜的翻譯後修飾使得完整的膜蛋白組分析非常困難,特別是在使用傳統方法時,因為從技術上來說,分離疏水性和不溶性蛋白具有挑戰性。然而,使用質譜法,結合相容的去垢劑、更好的儀器(如多維蛋白質識別技術 (MudPIT),它有助於透過基於電荷和疏水性的肽分離來促進分析)以及最佳化的液相色譜效能,在一個單一分析中識別數千種蛋白質的過程,並可以輕鬆、準確地獲取膜中所有蛋白質的全域性概述。


膜蛋白通常分為三種不同的型別

1. 跨膜蛋白,它是穿膜的,被確定具有少數 β-桶(例如,麥芽糖孔蛋白)以及大多數 α-螺旋排列(例如,胰島素受體),根據蛋白質的末端以及蛋白質穿過膜的次數可以進一步分為四種不同的型別。

2. 周邊膜蛋白被發現以平面 α-螺旋(如微管親和調節激酶)或透過靜電相互作用(如白喉毒素)附著在膜上。

3. 脂錨定蛋白被發現透過共價鍵合(例如 G 蛋白)附著在脂肪酸、異戊二烯基團或糖基磷脂醯肌醇錨上。


在處理去垢劑抗性膜結構域和微結構域時,質譜法結合多重分離和一維和二維凝膠基方法,也可以有效地用於分析膜的蛋白質成分。研究表明,這些去垢劑抗性膜包含蛋白質,這些蛋白質代表了集中功能。

蛋白質拓撲結構

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質譜法可以與以下方法之一結合使用,以確定膜蛋白結構、摺疊和拓撲結構的亞分子水平,而不是使用 X 射線晶體學和核磁共振波譜法等傳統方法。

1. 氫/氘 (H/D-MS) 交換

這是基於蛋白質與周圍水溶液之間的氫原子交換。交換速率受穿過膜雙層的溶劑可及性的控制。使用此方法的新發現是,蛋白質中的大多數氫鍵相互作用僅適度穩定摺疊狀態,並且 β2 腎上腺素受體(G 蛋白偶聯受體)記憶體在幾個動態區域。


2. 氧化或羥基自由基探針質譜法

與其他方法相比,它的主要優勢在於,羥基自由基可以直接在溶液中生成,並透過在反應性殘基側鏈上摻入有限數量的氧原子,以最小的修飾方式與之發生永久反應。請參閱 http://en.wikipedia.org/wiki/Protein_footprinting


3. 用試劑(如碳二亞胺二異丙基碳二亞胺 (DiPC-MS))進行共價標記

這在殘基 Asp 和 Glu 中也是特異性的。從這種方法中,發現 Glu269 在膜蛋白乳糖通透酶的底物結合中起著重要作用。

使用基於 MS 的拓撲結構方法的主要優勢之一是,它們不受膜蛋白型別和大小的限制。

膜蛋白-蛋白相互作用

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質譜法有助於發現哪些蛋白質在物理和功能上相互作用,從而加深我們對質膜蛋白分子功能的理解。

通常使用兩種方法

1. 透過抗體純化分離膜蛋白複合物:最適合識別多蛋白複合物

使用這種抗體純化方法,可以識別更多受體,例如,α-氨基-3-羥基-5-甲基-4-異惡唑丙酸受體 (AMPAR)、γ-氨基丁酸和海人酸受體,以及先前識別的 N-甲基-D-天冬氨酸 (NMDA) 和 5-羥色胺 (5-HT2C) 受體。

2. 體外結合實驗,然後進行質譜法:最適合發現直接的高親和力相互作用,例如配體和受體對

跨膜的訊號網路

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質膜是所有細胞之間訊號傳遞發生的地方。許多表面受體,例如,GPCPs、受體酪氨酸激酶、粘附訊號分子和通道,嵌入質膜中。為了進一步瞭解膜訊號傳導,質譜法被用來確定蛋白質丰度或 PTM(如磷酸化)的變化,這些變化是在用生長因子 - 配體處理細胞培養物後發生的。

膜訊號傳導的一個例子是分析油菜素內酯 (BR) 膜。首先用 BRs 處理擬南芥幼苗。然後使用二維凝膠和質譜儀分析膜部分。研究結果表明,BR 跨膜受體的膜相關激酶負責 BR 膜訊號傳導。另一個例子是,使用 MS 和穩定同位素標記和親和捕獲,研究了磷酸化蛋白的表皮生長因子訊號傳導。從這些研究中,成功識別出數千種蛋白質。

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定量蛋白質組學

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定量蛋白質組學正在成為生物學研究的重要組成部分,因為它使科學家能夠追蹤蛋白質的動態變化,包括翻譯後修飾和蛋白質複合物的形成。這項技術通常在生成生物過程的新見解和假設方面發揮著重要作用,這些見解和假設隨後可以由其他研究方法進行驗證。瞭解蛋白質如何變化和相互作用,可以讓我們更好地瞭解細胞過程和疾病進展。例如,眾所周知,組蛋白透過發生甲基化、乙醯化和其他修飾來調節基因活化和 DNA 修復,這些修飾會改變它與 DNA 和核蛋白的相互作用。因此,研究轉錄過程中組蛋白的結構變化將有助於瞭解如何失活不良基因並放大有益基因。另一個重點研究領域是比較患病狀態蛋白質與正常狀態蛋白質的蛋白質表達、修飾和相互作用。瞭解這些差異可以提供有關疾病進展機制的寶貴見解,併為基於結構的藥物設計提供指導。儘管由於生化途徑的複雜性和不同細胞狀態下的劇烈變化,追蹤蛋白質動力學很困難,但質譜法的使用極大地降低了這些挑戰。

標記技術

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在使用肽標籤研究蛋白質動力學之前,定量蛋白質組學依賴於二維聚丙烯醯胺凝膠電泳(2D-PAGE)。在執行 2D-PAGE 後,比較來自兩個或多個樣本的斑點強度,並使用質譜分析來鑑定和定量蛋白質。現代定量蛋白質組學依賴於同位素標記和質譜。這些方法包括

同位素編碼親和標籤(ICAT)程式

同位素編碼親和標籤(ICAT)

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從不同的細胞狀態中純化目標蛋白質,並將其浸入具有生物素標籤和連線區域的標記試劑中,連線區域包含重同位素或輕同位素。這些試劑與含半胱氨酸的肽結合,形成標記的肽。然後將蛋白質合併並消化,形成標記和未標記的肽片段。合併消化過程可減少程式中的差異,從而最大限度地減少實驗誤差。首先根據生物素標記的存在,透過親和層析選擇標記的肽,然後使用質譜儀分析。用輕同位素標記的蛋白質顯示出較低的質荷比。蛋白質的相對丰度可以透過峰強度的比率來確定。

細胞培養中氨基酸的穩定同位素標記(SILAC)

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細胞培養中氨基酸的穩定同位素標記(SILAC)

細胞培養中氨基酸的穩定同位素標記(SILAC)是一種用於質譜分析的蛋白質體內標記方法。細胞培養在“輕”培養基和“重”培養基中生長。這些培養基除了一種特定氨基酸外,其他條件相同,該氨基酸在“重”培養基中含有重同位素,在“輕”培養基中含有輕同位素。選擇用於製造“重”培養基的典型同位素包括 2H、13C 和 15N。細胞在代謝過程中自然地結合重同位素或輕同位素氨基酸。經過幾個世代,所有該氨基酸例項都將被培養基中提供的氨基酸型別所取代。然後從細胞中提取在兩種培養基中生長的蛋白質,進行純化,併合並在一起。用蛋白酶消化蛋白質,透過高效液相色譜分離,然後透過質譜分析。與 ICAT 一樣,蛋白質的相對丰度可以透過峰強度的比率來確定。

等壓標記

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等壓標記是一種將相同質量的化學基團連線到肽上的技術,然後使用串聯質譜法來確定等壓標籤的相對丰度,等壓標籤代表相應標記肽的丰度。每個等壓標籤由報告基團和平衡基團組成。將肽反應性基團連線到標籤以增加肽對標籤的親和力。在每個實驗中,可以使用多種等壓標籤標記蛋白質。透過改變報告分子中 13C、15N、18O 的含量,使所有報告基團具有不同的質量。平衡基團是羰基,其質量也各不相同。報告基團和平衡基團的總質量對於所有標籤都是恆定的。這對於質譜法來說是有用的內部標準,因為所有標記的蛋白質都應顯示在一個峰中,因為所有質量都相同。等壓標記有兩種型別,兩者都利用上述方法

  • iTRAQ(用於相對和絕對定量的等壓標籤)
  • TMT(串聯質譜標籤)

氫交換質譜

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氫交換質譜法是一種當代方法,用於研究蛋白質動力學、蛋白質-溶劑相互作用和蛋白質複合物相互作用。該技術利用醯胺氫的交換行為來用氘標記蛋白質,可以透過質譜或核磁共振分析檢測到。該方法透過描述蛋白質各個部分的溶劑可及性和無序程度來生成蛋白質動力學資訊。

氫-氘交換反應

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在溶液中,共價鍵合到肽氮上的氫(稱為醯胺氫)與溶劑交換質子。透過用 D2O 溶劑替代 H2O 溶劑,醯胺氫可以在氫交換過程中被摻入肽中。這通常是透過將蛋白質在 H2O 緩衝液中用模擬 D2O 緩衝液稀釋十倍來實現的,從而使蛋白質大部分被 D2O 包圍,並減少其與 H2O 的接觸。氫交換反應受溫度和 pH 值的影響很大。由於交換過程可以被酸或鹼催化,因此在 D2O 孵育期間必須仔細監測 pH 值。為了研究蛋白質的自然狀態,交換條件設定在 pH 7-8,以反映蛋白質的生理環境。在 pH 2.6 時,交換反應最慢。標準交換實驗包括將蛋白質浸入 D2O 緩衝液中一定時間,然後快速將溶液的 pH 值變為 2.6,從而減緩交換反應,這一過程稱為淬滅。一組交換實驗包括相似的交換條件,但每個實驗都給予不同的反應時間,通常範圍從 10 秒到 3000 秒或更長。交換反應在室溫下發生得非常快。為了更準確地表徵每個時間點蛋白質樣品之間的氘化水平,交換在低溫(約 4oC)下進行,以降低交換速率。

透過質譜法檢測氘

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為了用質譜法分析氘化的蛋白質,將蛋白質變性並消化成肽。肽透過 HPLC 分離並用質譜儀分析。由於氘原子核比氫原子核重,因為它除了質子外還包含一箇中子,因此氘化的肽與非氘化的肽相比質量更高。根據這種質量差異,質譜儀可以準確地區分不同氘化水平的肽。透過測量在 D2O 中浸泡不同時間點的相同肽的質量,也可以跟蹤每個肽的氘化速率。

與蛋白質結構的關係

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兩個因素決定了每個肽的交換行為:溶劑可及性和氫鍵。埋藏在蛋白質內部或被疏水錶麵包圍的肽由於缺乏與 D2O 溶劑的接觸而顯示出較少的交換行為。形成蛋白質表面的肽快速而完全地交換,因為它們不斷接觸 D2O。氫鍵也決定著交換行為,因為參與鍵合的氫在沒有斷開鍵合的情況下不能自發地交換。因此,大量交換可以歸因於缺乏鍵合或無序。可以透過摻入許多氘來表徵蛋白質中沒有結構的靈活部分。氫交換質譜法還用於研究蛋白質複合物的動力學,以確定蛋白質在結合後哪些區域的柔性和溶劑可及性發生了變化。這有助於確定與蛋白質-蛋白質相互作用相關的蛋白質區域,以及受相互作用顯著影響的區域。

質譜儀設計

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傅立葉變換質譜

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傅立葉變換質譜法是一種利用離子迴旋共振來選擇和檢測離子的質譜法。傅立葉變換質譜法由 Alan G. Marshall 和 Melvin B. Comisarow 於 1974 年在不列顛哥倫比亞大學發明。傅立葉變換質譜法也稱為傅立葉變換離子迴旋共振質譜法,具有高解析度;因此,它被用於根據精確質量確定分子組成。它還能夠由於其高解析度而研究具有多個電荷的大型生物大分子,如蛋白質。

離子阱質譜法

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離子阱質譜法存線上性型和三維型兩種。IT MS 由 Wolfgang Paul 發明。它使用恆定的直流電和射頻振盪交流電場將離子困在一個小體積中。這種三維陷阱由一個將兩個半球形電極隔開的環形電極組成。透過改變電極電壓以將離子從陷阱中彈出,即可獲得質譜圖。這種技術使其尺寸緊湊,並能夠捕獲和累積離子以提高測量的信噪比。

Paul-Trap

磁扇區質譜法

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磁扇區質譜法使用靜態電場或磁場扇區來影響帶電粒子的路徑和/或速度。磁扇區質譜法主要有兩種型別:單聚焦分析儀和雙聚焦分析儀。

離子淌度質譜法

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量子嗅探器(右圖所示)是由 Implant Science Corporation 開發的一種離子淌度質譜法。它是一種光子非放射性電離方法,用於檢測水溶液中的奈米顆粒。電離粒子的分子量、形狀和尺寸會影響其在漂移區透過併到達檢測點的離子淌度。樣品的檢測透過渦流收集,光子電離,並透過離子淌度譜儀 (IMS) 分析。樣品透過真空空間收集,然後透過離子源中的電流泵入離子-分子反應區。然後,根據其漂移時間(基於其分子量從一個腔室到另一個腔室的時間)進一步分析離子分子。最後,計算機能夠分析檢測到的顆粒的最終圖形。

在此新增標題

質譜法的進展

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結構基因組學和蛋白質組學研究的進展湧現,可以提供更多關於可溶性蛋白質及其複合物的相關資訊。

一種新型質譜技術被稱為雷射誘導液滴微珠電離解吸 (LILBID)。這種技術可以檢測膜蛋白,方法是生成一系列蛋白質微滴,然後使用雷射將其輻射到紅外範圍內。在較低的強度下,可以識別完整的複合物,而在較高的強度下,可以檢測到單個亞基。這種新技術也可以被認為是另一種常用的質譜技術 MALDI 和電噴霧的組合。儘管 LILBID 可以是這些技術的組合,但 LILBID 本身與 ES 技術之間存在一些關鍵的相似性和差異。LILBID 和 Es 都能解釋完整的膜蛋白複合物的化學計量;然而 ES 能夠確定直接發生在複合物內的微小分子結合。此外,使用 ES 技術的質譜研究表明,膠束確實可以在氣相中存在。由於 LILBID 的質量解析度低於 ES,因此它無法提供對完整複合物之間的質量差異的更精確表徵。

質譜法需要進一步改進

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儘管 MS 技術在過去二十年中得到了極大的改進,但分析蛋白質分子還需要進一步改進。

1. 應提高儀器的靈敏度,以便分析更少的細胞或樣本,這使得人們能夠觀察到具有專門功能的相應細胞成分;

2. 儘管存在高丰度分子,但也需要改進方法來測量蛋白質分子中的低丰度成分;

3. 需要更高的儀器速度,以允許更深入、更常規的蛋白質分析;

4. 應開發更強大的儀器來增強 MS 的使用,因為一些生物學家並不熟悉這些儀器;

5. 應設計改進的技術來製備更容易分析的“冷凍”樣品。[7]

參考文獻

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  1. Template:Citebook
  2. Chait, Brian T. "Mass Spectroscopy in the Postgenomic Era." Laboratory for Mass Spectroscopy and Gaseous Ion Chemistry, The Rockefeller University, New York, NY 10021; email chait@rockefeller.edu.
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  4. Chait, Brian T. "Mass Spectrometry in the Postgenomic Era." Laboratory for Mass Spectroscopy and Gaseous Ion Chemistry, The Rockefuller University, New York, NY 10021; email: chait@rockefeller.edu.
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