方法文章

使用循环离子淌度光谱仪进行串联离子淌度实验

DOI：

10.3791/63451

⸱

2022年1月20日

 ,  ,  , 
1INRAE, UR BIA, F-44316 Nantes, France, 2INRAE, BIBS Facility, F-44316 Nantes, France

本文内容

摘要

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

离子淌度光谱法（IMS）是质谱法表征生物分子的有趣补充，特别是因为它对异构体敏感。该协议描述了串联IMS（IMS / IMS）实验，该实验允许分离分子并生成其片段的迁移率曲线。

摘要

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

准确表征化学结构对于了解其潜在的生物学机制和功能特性非常重要。质谱（MS）是一种流行的工具，但并不总是足以完全揭示所有结构特征。例如，尽管碳水化合物具有生物学相关性，但它们的表征因许多级别的异构体而变得复杂。离子淌度光谱（IMS）是一个有趣的补充，因为它对离子构象敏感，因此对异构体敏感。

此外，最近的进展显着改进了该技术:与线性IMS仪器相比，上一代Cyclic IMS仪器提供了额外的功能，例如增加的分辨能力或执行串联离子迁移率（IMS / IMS）实验的可能性。在IMS/IMS期间，根据其离子迁移率选择离子，碎片化并重新分析，以获得有关其片段的离子迁移率信息。最近的研究表明，这种IMS / IMS数据中包含的片段的迁移率曲线可以充当特定聚糖的指纹，并且可以用于分子网络策略中，以结构相关的方式组织糖组学数据集。

因此，该协议的目标是描述如何生成IMS / IMS数据，从样品制备到离子迁移率维度的最终碰撞截面（CCS）校准，从而产生可重复的光谱。以一种代表性聚糖为例，该协议将展示如何在循环IMS仪器上构建IMS/IMS控制序列，如何考虑该控制序列以将IMS到达时间转换为漂移时间（即应用于离子的有效分离时间），以及如何从原始数据中提取相关的迁移率信息。该协议旨在清楚地解释IMS / IMS实验的关键点，从而帮助新的Cyclic IMS用户执行直接且可重复的采集。

引言

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

生物分子的完整化学表征是了解其潜在生物学和功能特性的关键。为此，近年来，"组学"科学不断发展，旨在大规模表征生物浓度下的化学结构。在蛋白质组学和代谢组学中，MS已成为揭示生物介质中发现的结构异质性的核心工具 - 特别是由于其灵敏度和通过串联MS（MS / MS）提供结构信息的能力。在MS / MS策略中，根据其质量选择离子，然后片段化，最后获取其片段的质量以建立分子的指纹。MS/MS光谱尤其可用于匹配光谱数据库1，2，或试探性地重建父结构3，4。在相似光谱属于相似化合物的假设下，MS/ MS数据也可用于构建通过相似性评分连接相关物种的分子网络（MNs）5，6。

然而，由于MS检测离子的质荷比（m / z）的固有特性，该技术对落在（立体）异构体范围内的许多结构特征视而不见。例如，碳水化合物由几种单糖亚基组成，其中许多是立体异构体甚至异构体（例如，Glc与Gal或Glc与人）。这些亚基由糖苷键连接，糖苷键可以通过键的位置（区域异构体）和无构体碳的空间位阻构型（非对称性）而不同。这些特性使得独立的MS难以区分碳水化合....

访问受限。请登录或开始试用以查看此内容。

方案

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

注意: 图 1 提供了该协议的概述。用于本方案中描述的实验的参数可以在 补充表S1 和 补充表S2中找到。

1. 样品溶液的制备

注意:该协议是使用阿拉伯木聚糖五糖（23-α-L-阿拉伯呋喃糖基木基四糖或XA2XX;见材料表）作为示例来描述的。

  1. 溶剂的制备:500μM LiCl在50:50 H2O:MeOH（体积/体积）中。
    1. 通过称量212mg LiCl，在H2 O中制备100mM氯化锂（LiCl）储备溶液，并在50mL聚丙烯锥形管中加入50mL高纯度去离子水（H2O）。摇晃直至完全溶解。
      注意:溶剂掺杂锂盐以促进光谱仪离子源中[M + Li]+ 加合物的形成，因为与其他碱加合物相比，它通常产生质量更好的碎裂光谱。建议使用LiCl，因为以前已经发现有机酸（以及它们的盐）会影响IMS配置文件23。
    2. 在玻璃瓶中，将LiCl储备溶液稀释200x:加入250μL储备溶液，加入24.75mL

访问受限。请登录或开始试用以查看此内容。

结果

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

选择阿拉伯木聚糖五糖XA2XX作为示例来说明该协议。该化合物是市售的，但仅作为与另一种阿拉伯木聚糖五糖XA3XX的混合物（纯XA3XX也是市售的）。XA2XX和XA3XX的结构在 补充图S1中给出。由于商业混合物中XA2XX和XA3XX的比例约为50:50，因此制备20μg/mL混合物的溶液，在50:50 MeOH/H2O + 500μM LiCl中达到约10μg/mL的XA2XX浓度。

首先，使用高分辨率MS对XA2XX + XA3XX混合物进行MS分析。由于这两种化合物是异构体，因此在[M+ Li]+m/z 685.24处观察到单个峰。使用四极杆选择该MS峰，并调整选择窗口以除去-1 Da锂同位素，该同位素可能被处理算法误认为是同位素峰（

访问受限。请登录或开始试用以查看此内容。

讨论

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

SELECT系列循环IMS是一个功能强大的工具，允许选择给定的 m / z 和离子迁移率的已定义离子群，而无需上游色谱分离。该仪器提供了生成该离子群的双次碎片图的可能性，可以从中提取MS / MS和IMS / IMS光谱。但是，用户必须注意在实验过程中需要注意的几个关键点。

首先，用户应仔细检查MS隔离窗口是否存在可能的等压污染物。实际上，四极杆的隔离窗口相对较宽，并且知道可能共选在四极杆中的m / z 的离子将有助于用户正确分配离子迁移率中感兴趣的峰值。

其次，在进行初始分离时，用户必须确保所有离子在环离子迁移率池周围经历相同次数的通过。这是循环装置中离子淌度分离的一个重要而棘手的方面。对给定离子的通过次数的错误评估可能导致对峰的不正确识别和解释。由于单次通过长度相对较短（约1 m），控制不同离子种群的传递次数可能很棘手，并且具有非常不同的移动性的物种可以快速重叠。

特别是，如果阵列在离子群通过时切换方向，则峰值可以在两个不同的通道之.......

访问受限。请登录或开始试用以查看此内容。

披露

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

作者没有利益冲突要披露。

致谢

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

S.O.感谢法国国家研究机构资助他的博士学位（授予ANR-18-CE29-0006）。

....

访问受限。请登录或开始试用以查看此内容。

材料

本文使用的材料清单
姓名公司目录编号评论
33-&α;-L- 加 23-&α;-L-阿拉伯呋喃四糖-木四糖 （XA3XX/XA2XX） 混合物Megazyme Ltd.，爱尔兰威克洛O-XAXXMIXXA2XX + XA3XX 混合物
33-&α;-L-阿拉伯呋喃糖基-木四糖 （XA3XX）Megazyme Ltd.，爱尔兰威克洛O-XA3XX纯 XA3XX 标准
Eppendorf Safe-Lock Tubes， 1.5 mL， Eppendorf Quality优质级， 无色， 1,000 支Eppendorf， Hamburg， Germany0030120086用于制备碳水化合物储备液和稀释
FALCON 50 mL 聚丙烯锥形管 30 x 115 mmCorning Science México S.A. de C.V.， 雷诺萨， 塔毛利帕斯352070用于制备 100 mM 氯化
（ACS 试剂，≥99 %）Sigma-Aldrich Inc.，法国圣康廷法拉维耶310468用于使用锂
主要混合物 IMS/Tof 校准套件Waters Corp.，英国威姆斯洛186008113MS 和 IMS 校准溶液
MassLynx 4.2 SCN1016 Release 6 （Waters Embedded Analyser Platform for Cyclic IMS 2.9.1 Release 9）Waters Corp.，英国威姆斯洛721022377用于仪器控制和数据处理的 Cyclic IMS 供应商软件
用于 HPLC PLUS 的甲醇 梯度级Carlo-Erba 试剂，法国 Val de Reuil412383高纯度溶剂
MS 亮氨酸脑啡肽试剂盒Waters Corp.，英国威姆斯洛700002456 用于调谐质谱仪的参比化合物
SCHOTT DURAN 100 mL 硼硅酸盐玻璃瓶VWR INTERNATIONAL，宾夕法尼亚州拉德诺， US218012458用于制备 500 & 微量的溶液;M LiCl in 50：50 MeOH/Water
SELECT 系列 Cyclic IMSWaters Corp.， Wilmslow， UK186009432配备循环式 IMS 单元的离子淌度质谱仪
网站：http://mzmine.github.io/MZmine 开发团队-下载 MZmine 软件的链接
网站：https://github.com/siollivier/IM-MNINRAE， UR BIA， BIBS Facility， Nantes， France-链接到包含 CCS 校准功能的内部 R 脚本
州， 墨西哥 锂水溶液

参考文献

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Allard, P. -M., et al. Integration of molecular networking and in-silico MS/MS fragmentation for natural products dereplication. Analytical Chemistry. 88 (6), 3317-3323 (2016).
  2. Wang, M., et al. Mass spectrometry searches using MASST. <....

访问受限。请登录或开始试用以查看此内容。

重印与许可

申请许可以重复使用本 JoVE 文章的文本或图表

申请许可

标签

Cyclic Ion MobilityTandem Ion MobilityIon Mobility SpectrometryMass SpectrometryGlycan AnalysisIsomer SeparationCollision Cross SectionMolecular NetworkingFragment Ion ProfilingDrift Time Calibration

相关文章