蛋白质组学研究中的液相色谱生物质谱及mascot原理与应用

蛋白质组学研究中的液相色谱、生物质谱及Mascot原理与应用

¾生物质谱原理与仪器类型

¾色谱分离原理及应用

¾液质联用技术应用实例

¾Mascot 与质谱数据分析

¾生物质谱原理与仪器类型

¾色谱分离原理及应用

¾液质联用技术应用实例

¾Mascot 与质谱数据分析

质谱的基本概念一、质谱(Mass Spectromety)是什么？特殊的天平：称量离子的质量。质谱学：是一门研究气相离子结构、性质及反应行为的科学。二、质谱能做什么？定性：化合物的结构定量：混合物的组成领域：化学、生物学、医学、药学、环境、物理、材料、能源等三、质谱的独到之处是什么？ 4S特性：Sensitivity灵敏 Speed快速 Specificity特异 Stoichiometry化学计量

254.2 100 507.3

% 194.2 0 100 200 300 400 500 600 334.3 399.7 m/z

质谱学的发展历史

质谱学领域的诺贝尔奖

1906年：物理奖

J. I. Thomson

贡献：正电荷离子束在磁场中的偏转 磁质谱仪的基

础同位素分析

1989年：物理奖

W. Paul

贡献：离子阱技术的发明

2002年：化学奖

J. B. FennVirginia Commonwealth University, USA

贡献：电喷雾(ESI)电离方法生物大分子分析

ElectrosprayIonization for Mass Spectrometry of Large Biomolecules,"

J. B. Fenn, M. Mann, C. K. Meng, S. F. Wong and C. M. Whitehouse,

Science 246, 64 (1989)

Koichi Tanaka (田中耕一) Shimadzu Corporation,Japan

贡献：基质辅助激光解吸(MALDI)电离方法

生物大分子分析

Rapid Communications in Mass Spectrometry 2, 151 -153 (1988),

Koichi Tanaka, Hiroaki Waki, Yutaka Ido, Satoshi Akita, Yoshikazu

质谱仪的主要构成

离子源质量分析器检测器离子光学系统真空系统

离子源

ESI(ElectrosprayIonization )电喷雾电离

NanoESI特点：能与HPLC很好地在线联用翻译后修饰分析多电荷

MALDI(matrix assisted laser desorption ionization )基质辅助激光解吸附电离

特点：快速、直接观察大分子(几十KD到上百KD) 糖肽分析

单电荷

MALDI电离原理Sample plate hn Laser1. Sample (A) is mixed with excess matrix (M) and dried on a MALDI plate. 2. Laser flash ionizes matrix molecules. 3. Sample molecules are ionized by proton transfer from matrix: MH++ AÆ M+ AH+.

AH+

+20 kV

Variable Ground Grid Grid

选择合适基质Sinapinic Acid a-Cyano-4-Hydroxycinnamic acid(CHCA) 2,5 Dihydroxybenzoic acid“Super DHB” 3-Hydroxypicolinic acid HABA蛋白质>10kDa多肽<10kDa Neutral Carbohydrates, Synthetic Polymers Proteins, Glycosylated proteins Oligonucleotides Proteins, Oligosaccharides

质量分析器

Q (quadrupole) 四极杆TRAP (Ion Trap) 离子阱TOF (Time -of –flight) 飞行时间FT (Fourier Transform) 傅立叶变换………

四极杆

4极质荷比分析器(圆形或双曲线)

用直流或交流电压过滤m/z

线性四极杆

质量过滤

改变电压–不同质量离子过滤

到检测器

离子在特定轨道输送到检测器

最多使用于LC/MS

质量分辨单位

0.1 u 质量精确度

质量范围: 50 -2000

真空:低10-4, 10-5torr

三维四极杆离子阱Endcap Electrode

交流电压应用于环形电极来捕获离子氦气引入到离子阱 1)碰撞进样时的冷离子 2)诱导分裂 (MSn实验)

Ring Electrode

Endcap ElectrodeFigure adapted from March, R. E. in Encyclopedia of Analytical Chemistry; Meyers, R. A., Ed.; John Wiley& Sons Ltd.: Chichester, UK, 2000; pp. 11848-11872.

飞行时间质量分析器

飞行时间质量分析器

离子源中的离子经加速电压获得的速度为：其中 ze为电荷，V为加速电压，m为质量飞行管长度L,到达检测器的时间为：质量越大，飞行时间越长，实现分离 m1和m2两个离子：

2 zeV v= m

L m t==L v 2 zeV用已知样品进行校正，得到未知离子的质量

Δt=

L( m1 m2 ) 2 zeV

串联质谱技术

MS/MS：

质量非常相近或者相同的分子不一定是一样的物质，需要确定结构信息需要做MS/MS，特别是鉴定蛋白质的一级序列结构，减少假阳性

串联的类型：

时间串联：TRAP

空间串联：QQQ，Q-TRAP，TOF-TOF，Q-TOF，

LTQ-orbitrap等

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/yehq.html