Deel 1: Voorbereiding van goud gecoate capillairen voor nanoflow electrospray ionisatie Analyse van niet-covalente complexen wordt meestal uitgevoerd door middel van nanoflow electrospray ionisatie (Nesi) 6, met behulp van glas of kwarts haarvaten die zijn getrokken om een fijne tip (~ 1 micrometer inwendige diameter), en gecoat met een geleidend materiaal (meestal goud) . Dergelijke haarvaten zijn kant-en-klare uit commerciële bronnen (nieuwe doelstelling of Proxeon), maar het kan meer kosten-effectief om hen voor te bereiden in-huis: Stok twee stroken van een dubbelzijdig klevende pad naar de bodem van een petrischaal, 2 cm uit elkaar. Plaats een glazen staaf (8 cm x 5 mm) in het centrum van een van de pads. De lijm pad houdt de haarvaten in de plaats, en de glazen staaf zal de haarvaten voorbereid, en houden de tips uit te breken (afb. 1). Gebruik borosilicaatglas haarvaten, 1,0 mm x 0,78 mm OD id (we gebruiken verpakkingen van 500 dunne wand borosilicaat capillairen van Warner Instruments, cat. Nee. G100TF-4). Plaats een capillair in de naald trekker (we gebruiken model P-97 uit de Sutter Instrument Co). Voorzichtig klem de capillaire op zijn plaats, en pas de positie, zodat het ligt in het centrum van de verwarming van de naald trekker van de gloeidraad. Draai voorzichtig de klemmen, totdat de capillaire is beursgenoteerd bedrijf aan beide uiteinden. Trek het capillair, met behulp van een vooraf gedefinieerde programma. Getrokken iedere capillaire zal aanleiding geven tot twee laatste, de vorm van haarvaten. Het proces van programmeren van de trekker is een van de trial-and-error, tot een aanvaardbaar tip vorm wordt verkregen. We maken gebruik van het volgende programma: Stap Warmte Trek Vell Tijd 1 750 – 15 80 2 700 – 15 50 3 750 200 20 80 Haal de getrokken capillairen van het instrument en inspecteer de tips, waarbij een eventueel dat misvormd is of gebroken. Gebruik stomp pincet (we gebruiken positionering pincet uit CK Precision), naar de haarvaten in de petrischaal. De basis van de capillaire moet worden gehecht aan de lijm pad en het bovenste deel moet steunen op de glazen staaf, met de punt naar boven. Zodra de petrischaal vol is (ongeveer 80 haarvaten passen in een 10 cm diameter schotel), plaatst de plaat in het goud sputter coater (we gebruiken het model niet. EMS550, van EMS). Zorg ervoor dat de gastoevoer wordt gekozen volgens de instructies van de fabrikant, en activeer een vooraf gedefinieerde coating cyclus (we gebruiken Argon druk 4 psi, bij een vacuum druk van 5 x 10 -2 mbar, een stroom van 45mA, en een coating tijd van 1 min, voor 3-6 cycli, totdat de haarvaten zijn gelijkmatig gouden). Deel 2: Voorbereiding van het monster Lage micromolaire concentraties van het monster nodig zijn (1 – 20 uM). Indien nodig, concentreer het monster met behulp van centrifugale ultrafiltratie apparaten (bijv. Vivaspin van Sartorius, of NanoSep van Pall Corporation). Het wordt aanbevolen dat u de adsorptie van het eiwitcomplex te controleren om het apparaat membraan voor gebruik. Vaak is de zuivering buffers of storage-oplossingen van het eiwit complex zijn niet compatibel met Nesi, waarvoor alleen vluchtige oplossingen worden toegepast. Daarom buffer uitwisseling noodzakelijk is. Deze kritische stap, waarin alle sporen van zouten, buffer-moleculen of andere niet-vluchtige adducten zoals glycerol, DTT, of EDTA worden verwijderd, bepaalt de kwaliteit van de spectra. Meestal wordt waterige ammoniumacetaatoplossing gebruikt, bij een concentratie van tussen de 5 mm en een M, en 6-8 pH. Buffer uitwisseling kan worden uitgevoerd met behulp van een microcentrifuge gelfiltratie kolom (bijv. Micro Bio-Spin 6 chromatografiekolommen van Bio-Rad). Deze stap kan worden herhaald 1-3 keer met minimale verdunning (minder dan een factor van 1,3 per apparaat 5), tot de maximale uitwisseling is bereikt. Als zowel de concentratie en de buffer uitwisseling nodig zijn, kunnen deze samen worden gedaan, met behulp van centrifugale ultrafiltratie (e, g, Vivaspin van Sartorius, of NanoSep van Pall Corporation). Deel 3: Het kalibreren van de massaspectrometer voor een hoge massa-metingen Het merendeel van de experimenten uitgevoerd op multi-eiwit-complexen zijn uitgevoerd met behulp van een nano elektrospray quadrupool-time-of-flight (Q-TOF) instrument. Er wordt gesuggereerd dat u een quadrupool massa filter aangepast aan de lage frequenties te gebruiken, om de overdracht en de massa-analyse van ionen mogelijk met een hoge m / z-waarden 7,8. Het isook aanbevolen dat gasinlaten 7,8 of 9 hulzen worden toegevoegd aan het instrument in de eerste ion gids, om de druk controle mogelijk te maken bij de eerste vacuum fase. De laatste maakt optimalisatie van de transmissie en desolvation van zeer grote ionen 7-9. Op dit moment, commerciële ESI-ToF en Q-TOF-instrumenten zijn beschikbaar van verschillende fabrikanten (bijvoorbeeld, Waters, Sciex, Bruker, of Agilent), die kunnen worden relatief gemakkelijk en kosteneffectief, aangepast voor eigen MS-toepassingen 7,8. Het is mogelijk, echter de standaard ToF of QTOF configuraties te gebruiken op instrumenten zoals LCT of QToF1 (Waters) om de massa spectra te verwerven voor complexen tot een MDA, zonder de noodzaak voor hardware aanpassingen 5. Het protocol hieronder beschreven werd uitgevoerd op een Synapt instrument (Waters). Bereiding van 100 mg / ml, oplossing van de CSI in gezuiverd water. CSI gebruikt voor hoge massa kalibratie van de enkelvoudig geladen zout clusters, (CSI) n Cs + uitstrekken over een breed massa bereik, van 393 m / z tot ruim 10.000 (afb. 2). Met behulp van bot pincet, neem een gecoate capillair van de petrischaal en de belasting 2μL van de CSI-oplossing in het capillair, met behulp van een Eppendorf GeLoader tip. Steek de capillaire in de capillaire houder, en pas de capillaire op een zodanige wijze dat de tip is ongeveer 10 mm afstand van de rand van de houder. Schuif de oplossing naar de top van de capillaire handmatig, of met behulp van een spin down adapter. Plaats het capillair onder een optische microscoop en snijd de tip, met behulp van de scherpe AA-type pincet. Sluit de capillaire houder aan de nanoflow ES-interface. Achteruit Draai de xyz stadium om te voorkomen dat schade aan de capillaire, en duw het podium in zijn geactiveerd positie. De capillaire moet worden geplaatst 1 – 10 mm van de kegel opening. Van toepassing zijn capillaire spanning (1050-1400 V) en een lage nanoflow druk (+0,00 tot 0,03 bar) tot de sproeistof wordt gestart, probeer dan de nanoflow druk te verminderen tot een minimale waarde. Optimaliseren van de intensiteit van het signaal door het aanpassen van de locatie van de xyz fase, de capillaire spanning, de nanoflow druk, en de desolvation gasstroom. Voor het detecteren van een breed scala massa van CSI piek-serie, moet de versnelling spanningen geoptimaliseerd worden (we gebruiken de volgende parameters: capillaire 1,3-1,7 kV, sample kegel 80-150V, extractie kegel 1-3 V). Voor het optimaliseren van de overdracht van hoge massa ionen, die zachte desolvation voorwaarden, de backing druk in de eerste vacuüm fase, tussen de bron en de analysator vereisen, moeten worden verhoogd. Dit kan worden bereikt door zorgvuldig het verminderen van de geleiding van de bron vacuüm lijn naar de scroll pompen, door het gedeeltelijk sluiten van de afsluiter (SpeediValve). Om het optimale punt te definiëren, moet deze worden uitgevoerd, terwijl het toezicht op het effect op de signaalintensiteit (we meestal gebruik van 3.0-6.5 mBar). Verzamel ongeveer 30 scans bij 1 scan / sec, op een m / z bereik van tussen de 1.000 tot 15.000 m / z. Na de overname, kalibreren van de TOF met de juiste kalibratie tafel. Deel 4: MS analyse van intacte eiwitcomplexen Laad je monster, zoals beschreven (deel 3, afdelingen 2-5), en initiëren spray. Begin met de eerste optimalisatie van de spray (deel 3, afdelingen 6-9), totdat het signaal wordt gedetecteerd. De exacte positie van de lading staten is proteïne-afhankelijk, maar het kan worden voorspeld met behulp van de relatie tussen ion massa en gemiddelde tarief staat, dus: (Z av) 10: Z av = 0,0778 √ (m), waarin m is de massa van het complex in Daltons. Om te voorkomen dat complexe dissociatie, niet Verwarm de ionenbron: ofwel schakelt de verwarming uit, of de temperatuur lager dan 40 ° C. te houden Varieer de capillaire positie, monster kegel en afzuigkap spanningen aan ion-transmissie te maximaliseren, en controleer de resulterende wijzigingen in de spectra. Een mogelijk uitgangspunt zou kunnen worden cone voltage 100 V; extractor conus: 1 V; capillaire spanning 1,5 kV. Optimaliseren van deze parameters, in combinatie met de nanoflow druk. Ter verbetering van desolvation en uit afvalwater en buffer componenten strip, verhogen de bias spanning en de gasdruk in de botsing cel. Deze stap moet zorgvuldig worden uitgevoerd, tot dissociatie van het complex te voorkomen. Typische bias spanningen zijn binnen het bereik van 10-100 V, met een val gasstroom van 1-10 ml / min (afb. 3). Handmatige instelling van de RF-instelling en quadrupool profiel kan het verbeteren van de overdracht van de hoogmis ionen. Pas de Trap en de overdracht botsing energieën. Vaak zijn hogere spanningen nodig zijn voor de overdracht van een hoge massa-ionen (meestal binnen de range van 10-30 V). Op dit punt is het belangrijk om te voorkomen dat een botsing veroorzaakte dissociatie van het complex. Na een stabiel signaal is reached, is het aanbevolen dat de nanoflow druk en capillaire spanning worden verlaagd tot minimale waarden, met behoud van een stabiele spray. Deel 5: Tandem massaspectrometrie: distantiëren eiwitcomplexen Zodra een optimale en stabiele signaal is verkregen, selecteert u een precursor ion. Stel de massa-centrum en isolatie breedte (we doorgaans gebruik van een LM resolutie van 12, en een HM resolutie van tussen de 13 en 15). Gebruik een brede massabereik aan de hoge massa / het batterijniveau laag is dissociatie-producten op te sporen. Het wordt aanbevolen dat u de m / z bereik in te stellen op het maximale niveau, en dan te reduceren tot de gewenste waarden. We verder stellen superpositie van de MS en MS / MS spectra, aan het isolement van de gekozen precursor ion valideren. Voor het uitvoeren van MS / MS, dissociëren de voorloper ion door het verhogen van de botsing energie (CE) en de druk op de botsing cel. Te verhogen ofwel Trap of geleidelijk Transfer CE, in stappen van 10-20V, en verheffen de botsing gasdruk tot 0-5 ml / min (gemeenschappelijke waarden). Monitor veranderingen in de spectra tot een optimale activering omstandigheden worden bereikt. Hoge activatie energie kan leiden tot het uiteenvallen van een of meer subunits van de intacte complex, en verduidelijking van de interactie tussen affiniteiten van de verschillende subeenheden. We gebruiken meestal Argon als een botsing gas in de Trap / Transfer-cellen, hoewel de voordelen van het gebruik van een zwaardere gas (bijv. Xe of SF 6) zijn gemeld, maar deze gassen zijn aanzienlijk duurder 11 (afb. 3). Het wordt aanbevolen om meer dan een laadtoestand worden geselecteerd voor MS / MS-analyse. In het geval van overlappende componenten, zal het verwerven van een set van tandem MS spectra te helpen bij het oplossen van de lading serie van de verschillende populaties. Bovendien zal een hogere heffing staten dissociëren gemakkelijker, vergeleken met de lagere kosten staten 12. In aanvulling op de karakterisering van de intacte complex, wordt voorgesteld dat de kleinere subcomplexes in oplossing zullen worden gegenereerd, onder milde denaturerende omstandigheden. De MS en MS / MS analyses van subcomplexes vormen de basis voor het definiëren van de subunit architectuur van het complex 13. Voor de gedeeltelijke verstoring van de subunit-subunit interacties, voeg geleidelijk organische oplosmiddelen (bijv. methanol, isopropanol, of acetonitril) tot een concentratie van 50%, of verandering van de pH van de oplossing door het toevoegen van ammoniak of mierenzuur (tot een concentratie van 4 %). Voor het bepalen van de massa's van de individuele subeenheden dat het complex samengesteld, is het belangrijk om een spectrum te verwerven onder denaturerende omstandigheden. Dit kan worden uitgevoerd met behulp van Zip-Tip 4 C (Millipore) met een 25:75 water / acetonitril-verhouding, met 1% mierenzuur als de elutievloeistof. Deel 6: Data verwerking en analyse Gegevens worden geanalyseerd offline, met behulp van een spectraal-analyse programma's voor MS-spectra. We normaal gesproken gebruik maken van de MassLynx-programma (Waters). Voor spectra dat een breed m / z assortiment overspanning, raden wij verschillende regelingen van smoothing en zwaartepunt parameters worden toegepast voor de hoge en lage m / z regio's, het verschil in piek resolutie van deze regio's weer te geven. Het identificeren van kosten-serie en bereken lading staten en massa's, de "handleiding vinden" functie van MassLynx kan worden toegepast. In het geval van complexe massaspectra met overlappende componenten, kan handmatige berekening van de massa's gemakkelijker. Om voor deze opdracht processen, kunnen extra software worden gebruikt, bijvoorbeeld: Maxent voor spectra deconvolutie 14, SOMMS voor piek montage en simulatie 15, en top voor het toewijzen van de samenstelling en de stoichiometrie van eiwitten subcomplexes en het genereren van eiwit interactie netwerken 13,16,17 . Deel 7: representatieve resultaten Figuur 1. Voorbereiden goud gecoate nano-electrospray haarvaten. A. Bevestig twee dubbelzijdige plakband op een petrischaal, 2 cm uit elkaar. Ter ondersteuning van de voorbereide haarvaten, plaats een glazen staaf (8 cm x 5 mm) in het centrum van een van de pads. B. Steek het stompe eind van de haarvaten bereid om de lijm pad, en leunen de tip over de glazen staaf. C. Zodra de petrischaal is gevuld met het haarvaten, smeer ze met goud tot een dunne film van goud wordt gelijkmatig afgezet op het buitenoppervlak van de haarvaten. Figuur 2. Hoogmis calibratie met behulp van cesium jodide-ionen. De grote en monisotopic clusters van CSI hebben het de verbinding van de keuze voor het kalibreren van massa spectrometers voor een hoge massa-analyse. De reeks van gelijke afstand van elkaar bergtoppen strekken zich uit over een breed scala, van m / z 393 tot ruim 10.000. Ze zijn assigned om alleen te betalen zout clusters van de algemene samenstelling (CSI) n Cs +. Extra signalen tussen de grote pieken worden veroorzaakt door dubbel-en triple-geladen deeltjes van de serie; [(CSI) n CS2] 2 + en [(CSI) n Cs3] 3 +, respectievelijk. Het verhogen van de druk bij de eerste vacuüm fase is essentieel voor het opsporen van de hoogmis clusters. Het effect van druk op de hoge massa pieken wordt gedemonstreerd in Panelen A. en B. met druk readbacks van 1,2 en 5,3, respectievelijk. C. Uitbreiding van het massaspectrum getoond bij B. Figuur 3. Nanoflow electrospray massa spectra van een pentamere lectine. A. Massaspectrometrie van een lectine variant complex (afgeleid van Lib1-B7 door gerichte evolutie 18) aanleiding geeft tot een vergoeding staat verdelingen tussen de 3.000 en 5.000 m / z, maar als gevolg van onvoldoende desolvation van de ionen, de pieken zijn breed. Vergelijking van het paneel A. en B. tonen het effect van het verhogen van de voorspanning spanning van 4V (A). Tot 15V (B.) Op de top breedte. Deze toename bij het versnellen van omstandigheden zorgt ervoor dat het strippen van restwater en buffer componenten, waardoor een zeer opgelost spectrum. De gemeten massa (60,240 ± 38 Da) komt overeen met een pentamere complex. C. de +15 laadtoestand toen werd geselecteerd voor tandem MS analyse (grijs gearceerd in het Configuratiescherm B.) D. De toename van de botsingsenergie zorgt ervoor dat de release van een hoog geladen monomeer, gecentreerd op 1664 m / z, en een gestript tetrameer complex, in het bereik van 5.000 – 8.000 m / z. Alle spectra werden verkregen uit een monster met 20 uM van de oplossing in 0,5 M ammoniumacetaat.