Wikipedia

Elektronfangst dissosiasjon

Elektronfangst dissosiasjon (forkortes til ECD fra engelsk Electron-capture dissociation) er en metode for fragmentering av gassfase-ioner for strukturoppklaring av peptider og proteiner i tandem massespektrometri. Det er en av de mest brukte teknikkene for aktivering og dissosiasjon av masse valgt forløperion i MS/MS. Det innebærer direkte innføring av elektroner med lav energi i fangede gassfase-ioner.[1][2]

Skjematisk diagram av den kombinerte eksperimentelle oppsett av ECD FTICRMS og IRMPD

Historie rediger

Elektronfangst dissosiasjon ble utviklet av Roman Zubarev og Neil Kelleher mens han var i Fred McLaffertys laboratorium ved Cornell University. Bestråling av melittin 4+ ioner og ubiquitin 10+ ioner (fanget i FT-MS celle) av laserpulser resulterte ikke bare i spesiell c ', z fragmentering, men også ladningsreduksjon. Det ble antydet at hvis FT-celle blir modifisert for å fange kationer og elektroner samtidig, vil sekundære elektroner som sendes ut av UV-fotoner øke ladningsreduksjonseffekten og c ', z • fragmentering. Bytte av UV-laser med EI-kilde førte til utviklingen av denne nye teknikken.[3]

Prinsipp rediger

Elektronfangst dissosiasjon involverer vanligvis et multprotonert molekyl M som samhandler med et fritt elektron for å danne et enslig elektron-ion. Frigjøring av elektrisk potensiell energi resulterer i fragmentering av produktionet.

 

Frekvensen av elektronfangst dissosiasjon avhenger ikke bare av frekvensen av ion-elektron fragmenteringsreaksjoner, men også av antall ioner i et ion-elektron-interaksjonsvolum. Elektronstrømtetthet og tverrsnitt av ECD er direkte proporsjonal med fragmenteringsfrekvensen.[4][5] En indirekte oppvarmet dispenserkatode brukt som elektronkilde resulterer i større elektronstrøm og større emitterende overflateareal.[6][7]

 

ECD-enheter kan ha to former. Det kan fange analytioner i løpet av ECD-stadiet eller kan gjennomgå strømningsmodus der dissosiasjon finner sted når analytioner strømmer kontinuerlig gjennom ECD-regionen. Gjennomstrømningsmodus har fordel i forhold til den andre modusen fordi nesten all analytionstrålen brukes. Dette reduserer imidlertid effektiviteten til ECD for gjennomstrømningsmodus.[8]

ECD produserer signifikant forskjellige typer fragmentioner (selv om primært c- og z-type, er b-ioner blitt identifisert i ECD[9]) enn andre MS/MS-fragmenteringsmetoder som elektron-løsrivelse dissosiasjon (EDD) (primært a og x-typer),[10][11][12] kollisjonsindusert dissosiasjon (CID) (primært b[13] og y-type) og infrarød multifoton dissosiasjon. CID og IRMPD introduserer intern vibrasjonsenergi på en eller annen måte, forårsaker tap av endringer etter translasjon under fragmentering. I ECD observeres unike fragmenter (og komplementære til CID),[14] og evnen til å fragmentere hele makromolekyler effektivt har vært lovende.

Selv om ECD primært brukes i Fourier-transform ion syklotron resonans massespektrometri, har[15] etterforskere antydet at den har blitt brukt med hell i et ionefelle massespektrometer.[16][17][18] ECD kan også gjøre rask integrering av flere skanninger i FTICR-MS hvis det settes i kombinasjon med ekstern akkumulering.[6]

ECD er en nylig introdusert fragmenteringsteknikk for MS/MS og blir fortsatt undersøkt.[19][20] Mekanismen for ECD er fremdeles under debatt, men ser ut til å ikke nødvendigvis bryte det svakeste båndene, og antas derfor å være en rask prosess der energi ikke er fri til å slappe av intramolekylært. Det er kommet forslag om at radikale reaksjoner initiert av elektronet kan være ansvarlige for virkningen av ECD.[21] I en lignende MS/MS-fragmenteringsteknikk som kalles elektronoverføring dissosiasjon, overføres elektronene ved kollisjon mellom analytkationene og reagensanionene.[22][23][24]

Referanser rediger

  1. ^ Zubarev, Roman A.; Kelleher, Neil L.; McLafferty, Fred W. (April 1998). «Electron Capture Dissociation of Multiply Charged Protein Cations. A Nonergodic Process». Journal of the American Chemical Society. 13 (engelsk). 120: 3265–3266. ISSN 0002-7863. doi:10.1021/ja973478k. Besøkt 17. april 2021. 
  2. ^ McLafferty, Fred W.; Horn, David M.; Breuker, Kathrin; Ge, Ying; Lewis, Mark A.; Cerda, Blas; Zubarev, Roman A.; Carpenter, Barry K. (Mars 2001). «Electron capture dissociation of gaseous multiply charged ions by Fourier-transform ion cyclotron resonance». Journal of the American Society for Mass Spectrometry. 3 (engelsk). 12: 245–249. ISSN 1044-0305. doi:10.1016/S1044-0305(00)00223-3. Besøkt 17. april 2021. 
  3. ^ Zubarev, Roman A.; Haselmann, Kim F.; Budnik, Bogdan; Kjeldsen, Frank; Jensen, Frank (Oktober 2002). «Towards An Understanding of the Mechanism of Electron-Capture Dissociation: A Historical Perspective and Modern Ideas». European Journal of Mass Spectrometry. 5 (engelsk). 8: 337–349. ISSN 1469-0667. doi:10.1255/ejms.517. Besøkt 17. april 2021. 
  4. ^ Tsybin, Youri O.; Ramström, Margareta; Witt, Matthias; Baykut, Gökhan; Håkansson, Per (Juli 2004). «Peptide and protein characterization by high-rate electron capture dissociation Fourier transform ion cyclotron resonance mass spectrometry». Journal of Mass Spectrometry. 7 (engelsk). 39: 719–729. ISSN 1076-5174. doi:10.1002/jms.658. Besøkt 17. april 2021. 
  5. ^ Zubarev, Roman A.; Horn, David M.; Fridriksson, Einar K.; Kelleher, Neil L.; Kruger, Nathan A.; Lewis, Mark A.; Carpenter, Barry K.; McLafferty, Fred W. (Februar 2000). «Electron Capture Dissociation for Structural Characterization of Multiply Charged Protein Cations». Analytical Chemistry. 3 (engelsk). 72: 563–573. ISSN 0003-2700. doi:10.1021/ac990811p. Besøkt 17. april 2021. 
  6. ^ a b Haselmann, Kim F.; Budnik, Bogdan A.; Olsen, Jesper V.; Nielsen, Michael L.; Reis, Celso A.; Clausen, Henrik; Johnsen, Anders H.; Zubarev, Roman A. (Juli 2001). «Advantages of External Accumulation for Electron Capture Dissociation in Fourier Transform Mass Spectrometry». Analytical Chemistry. 13 (engelsk). 73: 2998–3005. ISSN 0003-2700. doi:10.1021/ac0015523. Besøkt 17. april 2021. 
  7. ^ Tsybin, Youri O.; Håkansson, Per; Budnik, Bogdan A.; Haselmann, Kim F.; Kjeldsen, Frank; Gorshkov, Michael; Zubarev, Roman A. (15. oktober 2001). Muddiman, David C., red. «Improved low-energy electron injection systems for high rate electron capture dissociation in Fourier transform ion cyclotron resonance mass spectrometry: High rate ECD in FTICRMS». Rapid Communications in Mass Spectrometry. 19 (engelsk). 15: 1849–1854. doi:10.1002/rcm.448. Besøkt 17. april 2021. 
  8. ^ Baba, Takashi; Campbell, J. Larry; Le Blanc, J. C. Yves; Hager, James W.; Thomson, Bruce A. (6. januar 2015). «Electron Capture Dissociation in a Branched Radio-Frequency Ion Trap». Analytical Chemistry. 1 (engelsk). 87: 785–792. ISSN 0003-2700. doi:10.1021/ac503773y. Besøkt 17. april 2021. 
  9. ^ Liu, Haichuan; Håkansson, Kristina (November 2007). «Abundant b-type ions produced in electron capture dissociation of peptides without basic amino acid residues». Journal of the American Society for Mass Spectrometry. 11 (engelsk). 18: 2007–2013. ISSN 1044-0305. doi:10.1016/j.jasms.2007.08.015. Besøkt 17. april 2021. 
  10. ^ Leach, Franklin E.; Wolff, Jeremy J.; Laremore, Tatiana N.; Linhardt, Robert J.; Amster, I. Jonathan (Oktober 2008). «Evaluation of the experimental parameters which control electron detachment dissociation, and their effect on the fragmentation efficiency of glycosaminoglycan carbohydrates». International Journal of Mass Spectrometry. 2-3 (engelsk). 276: 110–115. PMC 2633944  . PMID 19802340. doi:10.1016/j.ijms.2008.05.017. Besøkt 17. april 2021. 
  11. ^ McFarland, Melinda A.; Marshall, Alan G.; Hendrickson, Christopher L.; Nilsson, Carol L.; Fredman, Pam; Månsson, Jan-Eric (Mai 2005). «Structural characterization of the GM1 ganglioside by infrared multiphoton dissociation, electron capture dissociation, and electron detachment dissociation electrospray ionization FT-ICR MS/MS». Journal of the American Society for Mass Spectrometry. 5 (engelsk). 16: 752–762. ISSN 1044-0305. doi:10.1016/j.jasms.2005.02.001. Besøkt 17. april 2021. 
  12. ^ Wolff, Jeremy J.; Laremore, Tatiana N.; Busch, Alexander M.; Linhardt, Robert J.; Amster, I. Jonathan (Juni 2008). «Influence of Charge State and Sodium Cationization on the Electron Detachment Dissociation and Infrared Multiphoton Dissociation of Glycosaminoglycan Oligosaccharides». Journal of the American Society for Mass Spectrometry. 6 (engelsk). 19: 790–798. PMC 2467392  . PMID 18499037. doi:10.1016/j.jasms.2008.03.010. Besøkt 17. april 2021. 
  13. ^ Harrison, Alex G. (Juli 2009). «To b or not to b: The ongoing saga of peptide b ions». Mass Spectrometry Reviews. 4 (engelsk). 28: 640–654. ISSN 0277-7037. doi:10.1002/mas.20228. Besøkt 17. april 2021. 
  14. ^ Creese, Andrew J.; Cooper, Helen J. (Mai 2007). «Liquid chromatography electron capture dissociation tandem mass spectrometry (LC-ECD-MS/MS) versus liquid chromatography collision-induced dissociation tandem mass spectrometry (LC-CID-MS/MS) for the identification of proteins». Journal of the American Society for Mass Spectrometry. 5 (engelsk). 18: 891–897. ISSN 1044-0305. PMC 2572008  . PMID 17350280. doi:10.1016/j.jasms.2007.01.008. Besøkt 17. april 2021. 
  15. ^ Cooper, Helen J.; Håkansson, Kristina; Marshall, Alan G. (Mars 2005). «The role of electron capture dissociation in biomolecular analysis: ELECTRON CAPTURE DISSOCIATION». Mass Spectrometry Reviews. 2 (engelsk). 24: 201–222. doi:10.1002/mas.20014. Besøkt 17. april 2021. 
  16. ^ Baba et al., Anal. Chem., 76:4263–4266, 2004.
  17. ^ Ding, Li; Brancia, Francesco L. (Mars 2006). «Electron Capture Dissociation in a Digital Ion Trap Mass Spectrometer». Analytical Chemistry. 6 (engelsk). 78: 1995–2000. ISSN 0003-2700. doi:10.1021/ac0519007. Besøkt 17. april 2021. 
  18. ^ Deguchi, Kisaburo; Ito, Hiroki; Baba, Takashi; Hirabayashi, Atsumu; Nakagawa, Hiroaki; Fumoto, Masataka; Hinou, Hiroshi; Nishimura, Shin-Ichiro (15. mars 2007). «Structural analysis of O-glycopeptides employing negative- and positive-ion multi-stage mass spectra obtained by collision-induced and electron-capture dissociations in linear ion trap time-of-flight mass spectrometry». Rapid Communications in Mass Spectrometry. 5 (engelsk). 21: 691–698. doi:10.1002/rcm.2885. Besøkt 17. april 2021. 
  19. ^ Syrstad, Erik A.; Turecček, František (Februar 2005). «Toward a general mechanism of electron capture dissociation». Journal of the American Society for Mass Spectrometry. 2. 16: 208–224. ISSN 1044-0305. doi:10.1016/j.jasms.2004.11.001. Besøkt 17. april 2021. 
  20. ^ Savitski, Mikhail M.; Kjeldsen, Frank; Nielsen, Michael L.; Zubarev, Roman A. (11. august 2006). «Complementary Sequence Preferences of Electron-Capture Dissociation and Vibrational Excitation in Fragmentation of Polypeptide Polycations». Angewandte Chemie International Edition. 32 (engelsk). 45: 5301–5303. ISSN 1433-7851. doi:10.1002/anie.200601240. Besøkt 17. april 2021. 
  21. ^ Leymarie, Nancy; Costello, Catherine E.; O'Connor, Peter B. (Juli 2003). «Electron Capture Dissociation Initiates a Free Radical Reaction Cascade». Journal of the American Chemical Society. 29 (engelsk). 125: 8949–8958. ISSN 0002-7863. doi:10.1021/ja028831n. Besøkt 17. april 2021. 
  22. ^ Coon, Joshua J.; Shabanowitz, Jeffrey; Hunt, Donald F.; Syka, John E. P. (Juni 2005). «Electron transfer dissociation of peptide anions». Journal of the American Society for Mass Spectrometry. 6 (engelsk). 16: 880–882. ISSN 1044-0305. doi:10.1016/j.jasms.2005.01.015. Besøkt 17. april 2021. [død lenke]
  23. ^ Zubarev, Roman A.; Zubarev, Alexander R.; Savitski, Mikhail M. (Juni 2008). «Electron Capture/Transfer versus Collisionally Activated/Induced Dissociations: Solo or Duet?». Journal of the American Society for Mass Spectrometry. 6 (engelsk). 19: 753–761. doi:10.1016/j.jasms.2008.03.007. Besøkt 17. april 2021. 
  24. ^ Hamidane, Hisham Ben; Chiappe, Diego; Hartmer, Ralf; Vorobyev, Aleksey; Moniatte, Marc; Tsybin, Yury O. (April 2009). «Electron capture and transfer dissociation: Peptide structure analysis at different ion internal energy levels». Journal of the American Society for Mass Spectrometry. 4 (engelsk). 20: 567–575. ISSN 1044-0305. doi:10.1016/j.jasms.2008.11.016. Besøkt 17. april 2021. 
Hentet fra «https://no.wikipedia.org/w/index.php?title=Elektronfangst_dissosiasjon&oldid=22109475»