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结构生物化学/蛋白质序列测定技术/质谱

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质谱仪示意图

质谱是一种分析技术,用于根据带电粒子的质荷比来识别化合物的质量。通过将带电粒子通过质谱仪中的外加电场,可以确定粒子的电荷与质量之比。质谱仪有三个主要模块:离子源、质量分析器和检测器。在这种方法中,待分析的蛋白质样本被放置在 MS 仪器中。施加激光束以使样本在离子源处电离。产生不同大小的带正电荷的离子,并在分析器中通过电场移动。较轻的离子首先到达检测器,这会触发时钟记录飞行时间 (TOF)。这是 MALDI-TOF 质谱法的特征,它可以确定大型蛋白质复合物的单个组分的质量。

质谱法用于分析气相中分子的电离形式。通过测量离子在施加电场中加速的速度,并使用牛顿第三定律 F = ma(其中 F 为力,m 为质量,a 为加速度)来计算质量,因为已知施加力,而加速度是实验测量值。

现代蛋白质分析技术包括基质辅助激光解吸电离 (MALDI) 和电喷雾电离 (ESI)。该技术的进步现在使在大多数情况下以小于一个质量单位的精度测定蛋白质质量成为可能。

基质辅助激光解吸电离 (MALDI)

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蛋白质或肽与基质中吸收激光光的有机化合物共沉淀。激光光使分子从表面排出,并在离开基质时捕获电子,使分子成为带负电荷的离子。这种电离非常必要,因为只有离子才能被准确测量。电离激光脉冲触发时钟,测量离子的飞行时间 (TOF)。在飞行时间 (TOF) 分析中,离子在电场中加速通过飞行管,朝着检测器移动。较轻的离子会首先到达。使用 MALDI 与分子电离方法相比,最大的优点之一是 MALDI 可以给出分子碎片,这些碎片准确地代表了蛋白质或肽的分子量。一般来说,可以测量从几千到几十万道尔顿的重量。 [1]

电喷雾电离 (ESI)

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ESI 机器

电喷雾电离是一种电离技术,用于少量的大分子,例如聚合物和蛋白质以及肽。该装置通常使用一个带有尖端末端的空心金属管,该尖端末端面向一块板。在该过程中,样品溶液被喷射,就像从注射器中喷射一样,从金属管中喷射到强电场中,在热氮的帮助下溶解。包含蛋白质或肽的溶液通过一个带有一个非零电位的细金属尖端流动,该尖端释放溶液作为带电的液滴,这些液滴包含蛋白质和溶剂,这些溶剂从液滴中蒸发,留下蛋白质带电到板上。ESI 谱图的一个重要特点是离子能够携带多个电荷。这种技术通常与质谱联用,用于蛋白质分析。

ESI 的历史

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质谱研究很早就开始了,但直到 20 世纪才发展出电喷雾电离技术。ESI 由 2002 年诺贝尔化学奖获得者约翰·芬恩博士开发。与其他两位科学家田中耕一和库尔特·武特里希一起,芬恩博士专注于质谱领域的科研,特别是 ESI 技术。芬恩博士的研究发现很快就投入了实际应用。ESI 在不同的应用中带来了许多益处。例如,它提高了对复杂新药化合物的评估速度。通过这种应用,它导致了 1990 年代中期艾滋病药物的开发。

使 ESI 成为生物学应用首选方法的特性

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1. 噬菌体转化过程是“温和”的——这意味着它可以处理非常脆弱的分子以进行电离。此外,在某些情况下,甚至非共价相互作用也可以通过质谱法进行。
2. 允许分析复杂混合物,因为洗脱级分可以直接喷射到 MS 中
3. 产生天然离子,允许测量高分子量生物聚合物 [2]

LDESI

ESI 仪器

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Quattro II

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Quattro II 是用于电喷雾电离的三种仪器之一,是 LR ESI 的主要仪器。该仪器是四极杆-六极杆-四极杆质谱仪。它的质荷比为 4,000 Da,并配备有 ESI 源。在该过程中,样品通过循环注射或通过注射泵直接注入 Quattro II。

LCQ 仪器也称为 LCQ Deca XP。 这也是一种电喷雾电离或离子阱质谱仪。 它配备了 X calibur[检查拼写] 软件,可以获取光电二极管阵列数据和质谱数据。 与其他仪器相比,该设备具有很大的优势,它能够执行多级质谱分析。 能够做到这一点可以增加从给定分子中获得的结构信息的量。 LCQ 的注射技术类似于 Quattro,但略有不同。 LCQ 也可以通过使用 LC 泵或注射阀进行流动注射。 另一种方法是使用装有柱[检查拼写] 的 LC。 虽然 Quattro II 是 LR ESI 的主要仪器,但 LCQ 是 ESI 中 LC/MS 和 LC/MSMS 的主要仪器。

Q-Tof 是一种具有 MS/MS 功能的混合四极杆质谱仪。 与其他两种仪器相比,Q-Tof 具有非常高的分辨率、灵敏度和质量精度。 凭借这些特性,Q-Tof 能够帮助提高肽的质量测量精度。 同时,它还可以改善多电荷离子的电荷态识别,并更好地区分等量物种。 该仪器还可以配备不同的源。 例如,当它配备纳喷雾源时,它可以帮助分析小样品并通过半或完全从头测序识别蛋白质。 与 Quattro II 和 LCQ 一样,Q-Tof 可以通过使用输液泵、循环注射或甚至 HPLC 柱来注射样品。 与其他两种仪器不同,Q-Tof 是 HR ESI 的主要仪器。

ESI 在质谱中的新应用

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质谱是一种用于研究蛋白质复合物的分析技术。 电喷雾电离质谱 (ESI-MS) 的最新发展使得以前无法获得的蛋白质复合物的表征成为可能,特别是那些处于气相中的蛋白质复合物。 ESI-MS 允许研究蛋白质复合物组装的动力学。 可以使用这种方法分离和鉴定中间体。 此外,串联质谱用于确定构成蛋白质复合物整体结构的构建块。 此外,ESI-MS 用于通过比较复合物的相对强度与亚基的强度来确定平衡常数。 最后,离子迁移谱质谱 (IMS-MS) 用于分析大分子组装体。 它提供有关大小、形状、质荷比和亚基数量的信息。 这使得能够识别蛋白质环和蛋白质复合物解离。

串联质谱

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MS MS

单个质谱仪元件或单个质谱仪在多个质谱分析分离阶段中使用,对应于在空间或时间上分离的 MS 步骤。 在空间串联质谱中,单个质谱仪元件在物理上分离,这些元件可以是透射四极杆、扇形或飞行时间。 而在时间串联质谱中,分离步骤是在时间范围内进行的,多个步骤同时发生,并且离子被困在同一个地方或空间。 四极杆离子阱或 FTMS 仪器可应用于此类分析,因为它在多个尺度上执行分析。 它通常被称为 MSn。 n 指的是步骤的数量,因此 MS3 指的是由三个步骤组成的分离。

蛋白质分析方法

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蛋白质质谱分析主要有两种方法:自下而上方法和自上而下方法。 在自下而上方法中,将一种酶(如胰蛋白酶)与目标蛋白质一起用于消化。 然后通过 MS 和串联 MS 分析消化过程产生的“胰蛋白酶肽”。 另一方面,在自上而下方法中,蛋白质分子在未经酶事先消化的情况下通过 MS 进行分析。 自下而上方法比自上而下方法有几个优点,因此使用更为广泛

1. 较小的蛋白质离子比整个蛋白质分子更均匀,更易于处理;

2. 可以更准确地确定较小蛋白质离子的质量;

3. 在 MS 过程中,较小的蛋白质片段更容易被还原成片段。

然而,这种方法的主要缺点是蛋白质分子的覆盖范围不完整。 自上而下方法似乎拥有这种优势,但同时存在许多其他问题,包括

1. 处理大型蛋白质分子的困难;

2. 整个蛋白质分子异质性问题;

3. MS 的复杂性。

因此,自上而下分析仅限于应用于低通量单蛋白研究。 为了改进此类方法的结果,科学家已经提出了针对大于较小蛋白质片段(如胰蛋白酶肽)的蛋白质的中间“中上”方法。 虽然这种方法仍在开发中,但它正开始证明其有效性,这一点可以从对组蛋白尾部修饰的分析中看出来。[3]

MALDI-TOF MS(质谱)的应用

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通常,蛋白质的表征和鉴定通过 SDS-PAGE(十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳)完成。 但是,SDS-PAGE 无法识别少量蛋白质样品。 MALDI-TOF MS 具有更高的灵敏度和分辨率。 MALDI-TOF MS 可以分离高达 100 千道尔顿的蛋白质样品。 因此,MALDI-TOF MS 用于 SDS-PAGE 后,以提高准确性。

首先,通过二维凝胶分离样品蛋白。 然后,像胰蛋白酶这样的特定切割会切割蛋白质。 这些分离的肽通过 MALDI-TOF MS 鉴定。 由于牛顿第二定律 F = ma,重的肽会缓慢移动,而轻的肽会快速移动。 当肽沿管移动时,不同加速度或速度的肽到达管末端所需的时间不同。 这些分离的肽可以通过与计算机模拟数据库匹配进行分析。

MALDI-TOF MS 还可以用于 DNA 杂交、分析微生物和与蛋白质结合的糖(如糖胺聚糖)。

MALDI 具有许多有利的特性
1. 稳健性
2. 高速
3. 对污染物、生化缓冲液和常见添加剂的免疫性[4]

质谱在脂类和膜中的应用

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脂类组学是代谢组学的重要组成部分,它关注于对生物体中脂类结构和功能的详细描述和分析。 质谱在确定脂类结构方面发挥了极其关键和重要的作用。

介绍 随着可用的完整测序基因组数量不断增加,生物学家面临着将基因结构与基因功能联系起来的挑战。这种对了解基因功能的驱动促使科学家分析构成生物系统(如 mRNA 和蛋白质)的成分的表达水平。代谢组学是对称为代谢组的内源合成中间体的研究,被认为代表了基因表达的最终结果。内源合成中间体(代谢组)主要由脂类和脂肪组成。研究这些脂类可以提供信息,以确定脂类作用与各种疾病(如癌症、动脉粥样硬化和慢性炎症)之间关系。此外,许多脂类具有细胞膜,研究它们与膜相关蛋白/酶的相互作用可以提供有关开发抑制这些相互作用的药物的信息,这些相互作用会导致疾病。

第一个质谱仪是由诺贝尔奖获得者 J.J. 汤姆森爵士建造的,用于分析沼气。他观察到质荷比为 16 到 26,分别被识别为甲烷和乙炔的正离子。从那时起,质谱法对于蛋白质组学和代谢组学的研究极其重要。

脂类定义和分类 脂类的分类范围很广。它可以包括像脂肪、油、蜡、固醇和甘油三酯这样的有机化合物,它们不溶于水,但可溶于非极性有机化合物。它们也可以被定义为触感油腻。然而,许多脂类并不总是受这些定义约束。这导致了对 8 类脂类的正式分类。它们是脂肪酸、甘油脂、鞘脂、固醇脂、异戊二烯脂、糖脂和聚酮类化合物。

[5]

质谱法在膜蛋白分析中的应用

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膜蛋白的分析具有挑战性,因为它们具有疏水性、复杂的翻译后修饰 (PTM) 以及相对低的丰度,因此它们无法通过传统方法(如 X 射线晶体学和核磁共振波谱法)进行分析。然而,随着技术的最新进展和方法学(即更好的液相色谱性能),质谱 (MS) 在很大程度上加速了膜蛋白分析;特别是在确定和理解完整的质膜 (PM) 蛋白组、膜蛋白拓扑结构、膜蛋白-蛋白相互作用以及起源于膜的信号网络方面。

MS 蛋白组学以确定完整的膜蛋白组

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膜蛋白的疏水性和低丰度以及错综复杂的翻译后修饰使得完整的膜蛋白组分析非常困难,特别是在使用传统方法时,因为从技术上来说,分离疏水性和不溶性蛋白具有挑战性。然而,使用质谱法,结合相容的去垢剂、更好的仪器(如多维蛋白质识别技术 (MudPIT),它有助于通过基于电荷和疏水性的肽分离来促进分析)以及优化的液相色谱性能,在一个单一分析中识别数千种蛋白质的过程,并可以轻松、准确地获取膜中所有蛋白质的全局概述。


膜蛋白通常分为三种不同的类型

1. 跨膜蛋白,它是穿膜的,被确定具有少数 β-桶(例如,麦芽糖孔蛋白)以及大多数 α-螺旋排列(例如,胰岛素受体),根据蛋白质的末端以及蛋白质穿过膜的次数可以进一步分为四种不同的类型。

2. 周边膜蛋白被发现以平面 α-螺旋(如微管亲和调节激酶)或通过静电相互作用(如白喉毒素)附着在膜上。

3. 脂锚定蛋白被发现通过共价键合(例如 G 蛋白)附着在脂肪酸、异戊二烯基团或糖基磷脂酰肌醇锚上。


在处理去垢剂抗性膜结构域和微结构域时,质谱法结合多重分离和一维和二维凝胶基方法,也可以有效地用于分析膜的蛋白质成分。研究表明,这些去垢剂抗性膜包含蛋白质,这些蛋白质代表了集中功能。

蛋白质拓扑结构

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质谱法可以与以下方法之一结合使用,以确定膜蛋白结构、折叠和拓扑结构的亚分子水平,而不是使用 X 射线晶体学和核磁共振波谱法等传统方法。

1. 氢/氘 (H/D-MS) 交换

这是基于蛋白质与周围水溶液之间的氢原子交换。交换速率受穿过膜双层的溶剂可及性的控制。使用此方法的新发现是,蛋白质中的大多数氢键相互作用仅适度稳定折叠状态,并且 β2 肾上腺素受体(G 蛋白偶联受体)内存在几个动态区域。


2. 氧化或羟基自由基探针质谱法

与其他方法相比,它的主要优势在于,羟基自由基可以直接在溶液中生成,并通过在反应性残基侧链上掺入有限数量的氧原子,以最小的修饰方式与之发生永久反应。请参阅 http://en.wikipedia.org/wiki/Protein_footprinting


3. 用试剂(如碳二亚胺二异丙基碳二亚胺 (DiPC-MS))进行共价标记

这在残基 Asp 和 Glu 中也是特异性的。从这种方法中,发现 Glu269 在膜蛋白乳糖通透酶的底物结合中起着重要作用。

使用基于 MS 的拓扑结构方法的主要优势之一是,它们不受膜蛋白类型和大小的限制。

膜蛋白-蛋白相互作用

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质谱法有助于发现哪些蛋白质在物理和功能上相互作用,从而加深我们对质膜蛋白分子功能的理解。

通常使用两种方法

1. 通过抗体纯化分离膜蛋白复合物:最适合识别多蛋白复合物

使用这种抗体纯化方法,可以识别更多受体,例如,α-氨基-3-羟基-5-甲基-4-异恶唑丙酸受体 (AMPAR)、γ-氨基丁酸和海人酸受体,以及先前识别的 N-甲基-D-天冬氨酸 (NMDA) 和 5-羟色胺 (5-HT2C) 受体。

2. 体外结合实验,然后进行质谱法:最适合发现直接的高亲和力相互作用,例如配体和受体对

跨膜的信号网络

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质膜是所有细胞之间信号传递发生的地方。许多表面受体,例如,GPCPs、受体酪氨酸激酶、粘附信号分子和通道,嵌入质膜中。为了进一步了解膜信号传导,质谱法被用来确定蛋白质丰度或 PTM(如磷酸化)的变化,这些变化是在用生长因子 - 配体处理细胞培养物后发生的。

膜信号传导的一个例子是分析油菜素内酯 (BR) 膜。首先用 BRs 处理拟南芥幼苗。然后使用二维凝胶和质谱仪分析膜部分。研究结果表明,BR 跨膜受体的膜相关激酶负责 BR 膜信号传导。另一个例子是,使用 MS 和稳定同位素标记和亲和捕获,研究了磷酸化蛋白的表皮生长因子信号传导。从这些研究中,成功识别出数千种蛋白质。

[6]

定量蛋白质组学

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定量蛋白质组学正在成为生物学研究的重要组成部分,因为它使科学家能够追踪蛋白质的动态变化,包括翻译后修饰和蛋白质复合物的形成。这项技术通常在生成生物过程的新见解和假设方面发挥着重要作用,这些见解和假设随后可以由其他研究方法进行验证。了解蛋白质如何变化和相互作用,可以让我们更好地了解细胞过程和疾病进展。例如,众所周知,组蛋白通过发生甲基化、乙酰化和其他修饰来调节基因活化和 DNA 修复,这些修饰会改变它与 DNA 和核蛋白的相互作用。因此,研究转录过程中组蛋白的结构变化将有助于了解如何失活不良基因并放大有益基因。另一个重点研究领域是比较患病状态蛋白质与正常状态蛋白质的蛋白质表达、修饰和相互作用。了解这些差异可以提供有关疾病进展机制的宝贵见解,并为基于结构的药物设计提供指导。尽管由于生化途径的复杂性和不同细胞状态下的剧烈变化,追踪蛋白质动力学很困难,但质谱法的使用极大地降低了这些挑战。

标记技术

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在使用肽标签研究蛋白质动力学之前,定量蛋白质组学依赖于二维聚丙烯酰胺凝胶电泳(2D-PAGE)。在运行 2D-PAGE 后,比较来自两个或多个样本的斑点强度,并使用质谱分析来鉴定和定量蛋白质。现代定量蛋白质组学依赖于同位素标记和质谱。这些方法包括

同位素编码亲和标签(ICAT)程序

同位素编码亲和标签(ICAT)

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从不同的细胞状态中纯化目标蛋白质,并将其浸入具有生物素标签和连接区域的标记试剂中,连接区域包含重同位素或轻同位素。这些试剂与含半胱氨酸的肽结合,形成标记的肽。然后将蛋白质合并并消化,形成标记和未标记的肽片段。合并消化过程可减少程序中的差异,从而最大限度地减少实验误差。首先根据生物素标记的存在,通过亲和层析选择标记的肽,然后使用质谱仪分析。用轻同位素标记的蛋白质显示出较低的质荷比。蛋白质的相对丰度可以通过峰强度的比率来确定。

细胞培养中氨基酸的稳定同位素标记(SILAC)

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细胞培养中氨基酸的稳定同位素标记(SILAC)

细胞培养中氨基酸的稳定同位素标记(SILAC)是一种用于质谱分析的蛋白质体内标记方法。细胞培养在“轻”培养基和“重”培养基中生长。这些培养基除了一种特定氨基酸外,其他条件相同,该氨基酸在“重”培养基中含有重同位素,在“轻”培养基中含有轻同位素。选择用于制造“重”培养基的典型同位素包括 2H、13C 和 15N。细胞在代谢过程中自然地结合重同位素或轻同位素氨基酸。经过几个世代,所有该氨基酸实例都将被培养基中提供的氨基酸类型所取代。然后从细胞中提取在两种培养基中生长的蛋白质,进行纯化,并合并在一起。用蛋白酶消化蛋白质,通过高效液相色谱分离,然后通过质谱分析。与 ICAT 一样,蛋白质的相对丰度可以通过峰强度的比率来确定。

等压标记

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等压标记是一种将相同质量的化学基团连接到肽上的技术,然后使用串联质谱法来确定等压标签的相对丰度,等压标签代表相应标记肽的丰度。每个等压标签由报告基团和平衡基团组成。将肽反应性基团连接到标签以增加肽对标签的亲和力。在每个实验中,可以使用多种等压标签标记蛋白质。通过改变报告分子中 13C、15N、18O 的含量,使所有报告基团具有不同的质量。平衡基团是羰基,其质量也各不相同。报告基团和平衡基团的总质量对于所有标签都是恒定的。这对于质谱法来说是有用的内部标准,因为所有标记的蛋白质都应显示在一个峰中,因为所有质量都相同。等压标记有两种类型,两者都利用上述方法

  • iTRAQ(用于相对和绝对定量的等压标签)
  • TMT(串联质谱标签)

氢交换质谱

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氢交换质谱法是一种当代方法,用于研究蛋白质动力学、蛋白质-溶剂相互作用和蛋白质复合物相互作用。该技术利用酰胺氢的交换行为来用氘标记蛋白质,可以通过质谱或核磁共振分析检测到。该方法通过描述蛋白质各个部分的溶剂可及性和无序程度来生成蛋白质动力学信息。

氢-氘交换反应

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在溶液中,共价键合到肽氮上的氢(称为酰胺氢)与溶剂交换质子。通过用 D2O 溶剂替代 H2O 溶剂,酰胺氢可以在氢交换过程中被掺入肽中。这通常是通过将蛋白质在 H2O 缓冲液中用模拟 D2O 缓冲液稀释十倍来实现的,从而使蛋白质大部分被 D2O 包围,并减少其与 H2O 的接触。氢交换反应受温度和 pH 值的影响很大。由于交换过程可以被酸或碱催化,因此在 D2O 孵育期间必须仔细监测 pH 值。为了研究蛋白质的自然状态,交换条件设定在 pH 7-8,以反映蛋白质的生理环境。在 pH 2.6 时,交换反应最慢。标准交换实验包括将蛋白质浸入 D2O 缓冲液中一定时间,然后快速将溶液的 pH 值变为 2.6,从而减缓交换反应,这一过程称为淬灭。一组交换实验包括相似的交换条件,但每个实验都给予不同的反应时间,通常范围从 10 秒到 3000 秒或更长。交换反应在室温下发生得非常快。为了更准确地表征每个时间点蛋白质样品之间的氘化水平,交换在低温(约 4oC)下进行,以降低交换速率。

通过质谱法检测氘

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为了用质谱法分析氘化的蛋白质,将蛋白质变性并消化成肽。肽通过 HPLC 分离并用质谱仪分析。由于氘原子核比氢原子核重,因为它除了质子外还包含一个中子,因此氘化的肽与非氘化的肽相比质量更高。根据这种质量差异,质谱仪可以准确地区分不同氘化水平的肽。通过测量在 D2O 中浸泡不同时间点的相同肽的质量,也可以跟踪每个肽的氘化速率。

与蛋白质结构的关系

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两个因素决定了每个肽的交换行为:溶剂可及性和氢键。埋藏在蛋白质内部或被疏水表面包围的肽由于缺乏与 D2O 溶剂的接触而显示出较少的交换行为。形成蛋白质表面的肽快速而完全地交换,因为它们不断接触 D2O。氢键也决定着交换行为,因为参与键合的氢在没有断开键合的情况下不能自发地交换。因此,大量交换可以归因于缺乏键合或无序。可以通过掺入许多氘来表征蛋白质中没有结构的灵活部分。氢交换质谱法还用于研究蛋白质复合物的动力学,以确定蛋白质在结合后哪些区域的柔性和溶剂可及性发生了变化。这有助于确定与蛋白质-蛋白质相互作用相关的蛋白质区域,以及受相互作用显着影响的区域。

质谱仪设计

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傅立叶变换质谱

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傅里叶变换质谱法是一种利用离子回旋共振来选择和检测离子的质谱法。傅里叶变换质谱法由 Alan G. Marshall 和 Melvin B. Comisarow 于 1974 年在不列颠哥伦比亚大学发明。傅里叶变换质谱法也称为傅里叶变换离子回旋共振质谱法,具有高分辨率;因此,它被用于根据精确质量确定分子组成。它还能够由于其高分辨率而研究具有多个电荷的大型生物大分子,如蛋白质。

离子阱质谱法

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离子阱质谱法存在线性型和三维型两种。IT MS 由 Wolfgang Paul 发明。它使用恒定的直流电和射频振荡交流电场将离子困在一个小体积中。这种三维陷阱由一个将两个半球形电极隔开的环形电极组成。通过改变电极电压以将离子从陷阱中弹出,即可获得质谱图。这种技术使其尺寸紧凑,并能够捕获和累积离子以提高测量的信噪比。

Paul-Trap

磁扇区质谱法

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磁扇区质谱法使用静态电场或磁场扇区来影响带电粒子的路径和/或速度。磁扇区质谱法主要有两种类型:单聚焦分析仪和双聚焦分析仪。

离子淌度质谱法

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量子嗅探器(右图所示)是由 Implant Science Corporation 开发的一种离子淌度质谱法。它是一种光子非放射性电离方法,用于检测水溶液中的纳米颗粒。电离粒子的分子量、形状和尺寸会影响其在漂移区通过并到达检测点的离子淌度。样品的检测通过涡流收集,光子电离,并通过离子淌度谱仪 (IMS) 分析。样品通过真空空间收集,然后通过离子源中的电流泵入离子-分子反应区。然后,根据其漂移时间(基于其分子量从一个腔室到另一个腔室的时间)进一步分析离子分子。最后,计算机能够分析检测到的颗粒的最终图形。

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质谱法的进展

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结构基因组学和蛋白质组学研究的进展涌现,可以提供更多关于可溶性蛋白质及其复合物的相关信息。

一种新型质谱技术被称为激光诱导液滴微珠电离解吸 (LILBID)。这种技术可以检测膜蛋白,方法是生成一系列蛋白质微滴,然后使用激光将其辐射到红外范围内。在较低的强度下,可以识别完整的复合物,而在较高的强度下,可以检测到单个亚基。这种新技术也可以被认为是另一种常用的质谱技术 MALDI 和电喷雾的组合。尽管 LILBID 可以是这些技术的组合,但 LILBID 本身与 ES 技术之间存在一些关键的相似性和差异。LILBID 和 Es 都能解释完整的膜蛋白复合物的化学计量;然而 ES 能够确定直接发生在复合物内的微小分子结合。此外,使用 ES 技术的质谱研究表明,胶束确实可以在气相中存在。由于 LILBID 的质量分辨率低于 ES,因此它无法提供对完整复合物之间的质量差异的更精确表征。

质谱法需要进一步改进

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尽管 MS 技术在过去二十年中得到了极大的改进,但分析蛋白质分子还需要进一步改进。

1. 应提高仪器的灵敏度,以便分析更少的细胞或样本,这使得人们能够观察到具有专门功能的相应细胞成分;

2. 尽管存在高丰度分子,但也需要改进方法来测量蛋白质分子中的低丰度成分;

3. 需要更高的仪器速度,以允许更深入、更常规的蛋白质分析;

4. 应开发更强大的仪器来增强 MS 的使用,因为一些生物学家并不熟悉这些仪器;

5. 应设计改进的技术来制备更容易分析的“冷冻”样品。[7]

参考文献

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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 [email protected].
  3. Annu. Rev. Biochem. 2011. 80:239-46 The Annual Review of Biochemistry is online at biochem.annualreviews.org
  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: [email protected].
  5. Richard Harkewicz and edward A.Dennis(5 April 2011). [1]. "AnnualReview", p. 2-6.
  6. Savas, Jeffery, Bejamin Stein, Christine Wu, and John Yates. "Mass Spectrometry Accelerates Membrane Protein Analysis." Trends in Biochemical Sciences. 36.7 (2011): 388-396. <http://dx.doi.org/10.1016/j.tibs.2011.04.005>.
  7. Annu. Rev. Biochem. 2011. 80:239-46 The Annual Review of Biochemistry is online at biochem.annualreviews.org

Nelson P. Barrera and Carol V. Robinson. "Advances in the Mass spectroscopy of membrane proteins: From Individual proteins to intact complexes". http://www.annualreviews.org/doi/full/10.1146/annurev-biochem-062309-093307?url_ver=Z39.88-2003&rfr_id=ori:rid:crossref.org&rfr_dat=cr_pub%3dpubmed

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