Name: 使用离子淌度-质谱对Ni（II）和Zn（II）三元配合物进行热化学研究 (视频) | JoVE Journal
Uploaded: 2022-06-08T13:50:00.000+00:00
Duration: 16 min 11 s
Description: 了解离子淌度-质谱结合分子建模与反应动力学理论，用于测定三元金属配合物竞争解离反应的相对热化学特性。该方法可表征反应路径、构象结构及配体亲和力，为重组蛋白纯化中的肽标签反应性研究提供重要见解。

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

本材料基于美国国家科学基金会（项目编号1764436）、NSF REU项目（CHE-1659852）、NSF仪器支持（MRI-0821247）、物理与天文学成功奖学金（PASS）NSF项目（1643567）、Welch基金会（T-0014）以及美国能源部（TX-W-20090427-0004-50）和L3通信公司提供的计算资源所支持的工作。作者感谢内华达大学里诺分校的Kent M. Ervin和犹他大学的Peter B. Armentrout分享CRUNCH程序，并在PBA拟合方面提供了建议。作者感谢加利福尼亚大学圣塔芭芭拉分校Michael T. Bower课题组分享Sigma程序。

<ol><li>Kim, Y. -M., Chen, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ligand+binding+energy+in+%5B%28bipy%29Rh%28PCH%29%5D%2B+by+collision-induced+dissociation+threshold+measurements%5BTitle%5D)+AND+%22International+Journal+of+Mass+Spectrometry%22%5BJournal%5D)">Ligand binding energy in [(bipy)Rh(PCH)]+ by collision-induced dissociation threshold measurements.</a> International Journal of Mass Spectrometry. 202 (1-3), 1-3 (2000).</li>
<li>Plattner, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electrospray+mass+spectrometry+beyond+analytical+chemistry%3A+Studies+of+organometallic+catalysis+in+the+gas+phase%5BTitle%5D)+AND+%22International+Journal+of+Mass+Spectrometry%22%5BJournal%5D)">Electrospray mass spectrometry beyond analytical chemistry: Studies of organometallic catalysis in the gas phase.</a> International Journal of Mass Spectrometry. 207 (3), 125-144 (2001).</li>
<li>Narancic, S., Bach, A., Chen, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Simple+fitting+of+energy-resolved+reactive+cross+sections+in+threshold+collision-induced+dissociation+%28T-CID%29+experiments%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Physical+Chemistry+A%22%5BJournal%5D)">Simple fitting of energy-resolved reactive cross sections in threshold collision-induced dissociation (T-CID) experiments.</a> Journal of Physical Chemistry A. 111 (30), 7006-7013 (2007).</li>
<li>Ervin, K., Armentrout, P. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Systematic+and+random+errors+in+ion+affinities+and+activation+entropies+from+the+extended+kinetic+method%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Mass+Spectrometry%22%5BJournal%5D)">Systematic and random errors in ion affinities and activation entropies from the extended kinetic method.</a> Journal of Mass Spectrometry. 39 (9), 1004-1015 (2004).</li>
<li>Cooks, R. G., Wong, P. S. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Kinetic+method+of+making+thermochemical+determinations%3A+Advances+and+applications%5BTitle%5D)+AND+%22Accounts+of+Chemical+Research%22%5BJournal%5D)">Kinetic method of making thermochemical determinations: Advances and applications.</a> Accounts of Chemical Research. 31 (7), 379-386 (1998).</li>
<li>Ervin, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Microcanonical+analysis+of+the+kinetic+method.+The+meaning+of+the+%26%2334%3Bapparent+entropy%26%2334%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+the+American+Society+of+Mass+Spectrometry%22%5BJournal%5D)">Microcanonical analysis of the kinetic method. The meaning of the &#34;apparent entropy&#34.</a> Journal of the American Society of Mass Spectrometry. 13 (5), 435-452 (2002).</li>
<li>Amarasinghe, C., Jin, J. -P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+use+of+affinity+tags+to+overcome+obstacles+in+recombinant+protein+expression+and+purification%5BTitle%5D)+AND+%22Protein+%26+Peptide+Letters%22%5BJournal%5D)">The use of affinity tags to overcome obstacles in recombinant protein expression and purification.</a> Protein & Peptide Letters. 22 (10), 885-892 (2015).</li>
<li>Bornhorst, J. A., Falke, J. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Purification+of+proteins+using+polyhistidine+affinity+tags%5BTitle%5D)+AND+%22Methods+in+Enzymology%22%5BJournal%5D)">Purification of proteins using polyhistidine affinity tags.</a> Methods in Enzymology. 326, 245-254 (2000).</li>
<li>Yousef, E. N., Angel, L. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Comparison+of+the+pH-dependent+formation+of+His+and+Cys+heptapeptide+complexes+of+nickel%28II%29%2C+copper%28II%29%2C+and+zinc%28II%29+as+determined+by+ion+mobility-mass+spectrometry%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Mass+Spectrometry%22%5BJournal%5D)">Comparison of the pH-dependent formation of His and Cys heptapeptide complexes of nickel(II), copper(II), and zinc(II) as determined by ion mobility-mass spectrometry.</a> Journal of Mass Spectrometry. 55 (3), 4489(2020).</li>
<li>Lin, Y. -F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Weak+acid-base+interactions+of+histidine+and+cysteine+affect+the+charge+states%2C+tertiary+structure%2C+and+Zn%28II%29-binding+of+heptapeptides%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+the+American+Society+of+Mass+Spectrometry%22%5BJournal%5D)">Weak acid-base interactions of histidine and cysteine affect the charge states, tertiary structure, and Zn(II)-binding of heptapeptides.</a> Journal of the American Society of Mass Spectrometry. 30, 2068-2081 (2019).</li>
<li>Wagoner, S. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+multiple+conformational+charge+states+of+zinc%28II%29+coordination+by+2His-2Cys+oligopeptide+investigated+by+ion+mobility+-+mass+spectrometry%2C+density+functional+theory+and+theoretical+collision+cross+sections%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Mass+Spectrometry%22%5BJournal%5D)">The multiple conformational charge states of zinc(II) coordination by 2His-2Cys oligopeptide investigated by ion mobility - mass spectrometry, density functional theory and theoretical collision cross sections.</a> Journal of Mass Spectrometry. 51 (12), 1120-1129 (2016).</li>
<li>Flores, A. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Formation+of+Co%28II%29%2C+Ni%28II%29%2C+Zn%28II%29+complexes+of+alternative+metal+binding+heptapeptides+and+nitrilotriacetic+acid%3A+Discovering+new+potential+affinity+tags%5BTitle%5D)+AND+%22International+Journal+of+Mass+Spectrometry%22%5BJournal%5D)">Formation of Co(II), Ni(II), Zn(II) complexes of alternative metal binding heptapeptides and nitrilotriacetic acid: Discovering new potential affinity tags.</a> International Journal of Mass Spectrometry. 463, 116554(2021).</li>
<li>Flores, A. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Thermochemical+and+conformational+studies+of+Ni%28II%29+and+Zn%28II%29+ternary+complexes+of+alternative+metal+binding+peptides+with+nitrilotriacetic+acid%5BTitle%5D)+AND+%22International+Journal+of+Mass+Spectrometry%22%5BJournal%5D)">Thermochemical and conformational studies of Ni(II) and Zn(II) ternary complexes of alternative metal binding peptides with nitrilotriacetic acid.</a> International Journal of Mass Spectrometry. 473, 116792(2022).</li>
<li>Sesham, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+pH+dependent+Cu%28II%29+and+Zn%28II%29+binding+behavior+of+an+analog+methanobactin+peptide%5BTitle%5D)+AND+%22European+Journal+of+Mass+Spectrometry%22%5BJournal%5D)">The pH dependent Cu(II) and Zn(II) binding behavior of an analog methanobactin peptide.</a> European Journal of Mass Spectrometry. 19 (6), 463-473 (2013).</li>
<li>Choi, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Redox+activity+and+multiple+copper%28I%29+coordination+of+2His-2Cys+oligopeptide%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Mass+Spectrometry%22%5BJournal%5D)">Redox activity and multiple copper(I) coordination of 2His-2Cys oligopeptide.</a> Journal of Mass Spectrometry. 50 (2), 316-325 (2015).</li>
<li>Vytla, Y., Angel, L. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Applying+ion+mobility-mass+spectrometry+techniques+for+explicitly+identifying+the+products+of+Cu%28II%29+reactions+of+2His-2Cys+motif+peptides%5BTitle%5D)+AND+%22Analytical+Chemistry%22%5BJournal%5D)">Applying ion mobility-mass spectrometry techniques for explicitly identifying the products of Cu(II) reactions of 2His-2Cys motif peptides.</a> Analytical Chemistry. 88 (22), 10925-10932 (2016).</li>
<li>Yousef, E. N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ion+mobility-mass+spectrometry+techniques+for+determining+the+structure+and+mechanisms+of+metal+ion+recognition+and+redox+activity+of+metal+binding+oligopeptides%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Visualized+Experiments%22%5BJournal%5D)">Ion mobility-mass spectrometry techniques for determining the structure and mechanisms of metal ion recognition and redox activity of metal binding oligopeptides.</a> Journal of Visualized Experiments. (151), e60102(2019).</li>
<li>Ilesanmi, A. B., Moore, T. C., Angel, L. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((pH+dependent+chelation+study+of+Zn%28II%29+and+Ni%28II%29+by+a+series+of+hexapeptides+using+electrospray+ionization+-+Ion+mobility+-+Mass+spectrometry%5BTitle%5D)+AND+%22International+Journal+of+Mass+Spectrometry%22%5BJournal%5D)">pH dependent chelation study of Zn(II) and Ni(II) by a series of hexapeptides using electrospray ionization - Ion mobility - Mass spectrometry.</a> International Journal of Mass Spectrometry. 455, 116369(2020).</li>
<li>Armentrout, P. B., Ervin, K. M., Rodgers, M. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Statistical+rate+theory+and+kinetic+energy-resolved+ion+chemistry%3A+Theory+and+applications%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Physical+Chemistry+A%22%5BJournal%5D)">Statistical rate theory and kinetic energy-resolved ion chemistry: Theory and applications.</a> Journal of Physical Chemistry A. 112 (41), 10071-10085 (2008).</li>
<li>Dalleska, N. F., Honma, K., Sunderlin, L. S., Armentrout, P. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Solvation+of+transition+metal+ions+by+water.+Sequential+binding+energies+of+M%2B%28H2O%29x+%28x+%3D+1-4%29+for+M+%3D+Ti+to+Cu+determined+by+collision-induced+dissociation%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+the+American+Chemical+Society%22%5BJournal%5D)">Solvation of transition metal ions by water. Sequential binding energies of M+(H2O)x (x = 1-4) for M = Ti to Cu determined by collision-induced dissociation.</a> Journal of the American Chemical Society. 116 (8), 3519-3528 (1994).</li>
<li>Ervin, K. M., Armentrout, P. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Translational+energy+dependence+of+Ar+%2B+XY+%E2%86%92+ArX%2B+%2B+Y+%28XY+%3D+H2%2CD2%2CHD%29+from+thermal+to+30+eV+c.m%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Chemical+Physics%22%5BJournal%5D)">Translational energy dependence of Ar + XY → ArX+ + Y (XY = H2,D2,HD) from thermal to 30 eV c.m.</a> Journal of Chemical Physics. 83, 166-189 (1985).</li>
<li>DeTuri, V. F., Ervin, K. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Competitive+threshold+collision-induced+dissociation%3A+Gas-phase+acidities+and+bond+dissociation+energies+for+a+series+of+alcohols%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Physical+Chemistry+A%22%5BJournal%5D)">Competitive threshold collision-induced dissociation: Gas-phase acidities and bond dissociation energies for a series of alcohols.</a> Journal of Physical Chemistry A. 103 (35), 6911-6920 (1999).</li>
<li>Iceman, C., Armentrout, P. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Collision-induced+dissociation+and+theoretical+studies+of+K%2B+complexes+with+ammonia%3A+a+test+of+theory+for+potassium+ions%5BTitle%5D)+AND+%22International+Journal+of+Mass+Spectrometry%22%5BJournal%5D)">Collision-induced dissociation and theoretical studies of K+ complexes with ammonia: a test of theory for potassium ions.</a> International Journal of Mass Spectrometry. 222 (1-3), 329-349 (2003).</li>
<li>Rodgers, M. T., Ervin, K. M., Armentrout, P. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Statistical+modeling+of+collision-induced+dissociation+thresholds%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Chemical+Physics%22%5BJournal%5D)">Statistical modeling of collision-induced dissociation thresholds.</a> Journal of Chemical Physics. 106, 4499-4508 (1997).</li>
<li>Rodgers, M. T., Armentrout, P. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Statistical+modeling+of+competitive+threshold+collision-induced+dissociation%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Chemical+Physics%22%5BJournal%5D)">Statistical modeling of competitive threshold collision-induced dissociation.</a> Journal of Chemical Physics. 109, 1787-1800 (1998).</li>
<li>Armentrout, P. B., Ervin, K. M. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aArmentrout%2C+PB+%22CRUNCH%2C+Fortran+program%2C+version+5.2002%22">CRUNCH, Fortran program, version 5.2002</a>. , (2016).</li>
<li>Pringle, S. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+investigation+of+the+mobility+separation+of+some+peptide+and+protein+ions+using+a+new+hybrid+quadrupole%2Ftravelling+wave+IMS%2Foa-ToF+instrument%5BTitle%5D)+AND+%22International+Journal+of+Mass+Spectrometry%22%5BJournal%5D)">An investigation of the mobility separation of some peptide and protein ions using a new hybrid quadrupole/travelling wave IMS/oa-ToF instrument.</a> International Journal of Mass Spectrometry. 261 (1), 1-12 (2007).</li>
<li>Smith, D. P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Deciphering+drift+time+measurements+from+travelling+wave+ion+mobility+spectrometry-mass+spectrometry+studies%5BTitle%5D)+AND+%22European+Journal+of+Mass+Spectrometry%22%5BJournal%5D)">Deciphering drift time measurements from travelling wave ion mobility spectrometry-mass spectrometry studies.</a> European Journal of Mass Spectrometry. 15 (2), 113-130 (2009).</li>
<li>Forsythe, J. G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Collision+cross+section+calibrants+for+negative+ion+mode+traveling+wave+ion+mobility-mass+spectrometry%5BTitle%5D)+AND+%22Analyst%22%5BJournal%5D)">Collision cross section calibrants for negative ion mode traveling wave ion mobility-mass spectrometry.</a> Analyst. 140 (20), 6853-6861 (2015).</li>
<li>Allen, S. J., Giles, K., Gilbert, T., Bush, M. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ion+mobility+mass+spectrometry+of+peptide%2C+protein%2C+and+protein+complex+ions+using+a+radio-frequency+confining+drift+cell%5BTitle%5D)+AND+%22Analyst%22%5BJournal%5D)">Ion mobility mass spectrometry of peptide, protein, and protein complex ions using a radio-frequency confining drift cell.</a> Analyst. 141 (3), 884-891 (2016).</li>
<li>Salbo, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Traveling-wave+ion+mobility+mass+spectrometry+of+protein+complexes%3A+accurate+calibrated+collision+cross-sections+of+human+insulin+oligomers%5BTitle%5D)+AND+%22Rapid+Communications+in+Mass+Spectrometry%22%5BJournal%5D)">Traveling-wave ion mobility mass spectrometry of protein complexes: accurate calibrated collision cross-sections of human insulin oligomers.</a> Rapid Communications in Mass Spectrometry. 26 (10), 1181-1193 (2012).</li>
<li>Stewart, J. J. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Optimization+of+parameters+for+semiempirical+methods+V%3A+Modification+of+NDDO+approximations+and+application+to+70+elements%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Molecular+Modeling%22%5BJournal%5D)">Optimization of parameters for semiempirical methods V: Modification of NDDO approximations and application to 70 elements.</a> Journal of Molecular Modeling. 13, 1173(2007).</li>
<li>Frisch, M. J., et al. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aFrisch%2C+MJ+%22Gaussian+09%2C+Revision+C.01.+Wallingford+CT%3A+Gaussian%2C+Inc%22">Gaussian 09, Revision C.01. Wallingford CT: Gaussian, Inc</a>. , (2012).</li>
<li>Becke, A. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Density-functional+thermochemistry.+III.+The+role+of+exact+exchange%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Chemical+Physics%22%5BJournal%5D)">Density-functional thermochemistry. III. The role of exact exchange.</a> Journal of Chemical Physics. 98, 5648-5652 (1993).</li>
<li>Wyttenbach, T., von Helden, G., Batka, J. J., Carlat, D., Bowers, M. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effect+of+the+long-range+potential+on+ion+mobility+measurements%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+the+American+Society+of+Mass+Spectrometry%22%5BJournal%5D)">Effect of the long-range potential on ion mobility measurements.</a> Journal of the American Society of Mass Spectrometry. 8, 275-282 (1997).</li>
<li>Shvartsburg, A. A., Jarrold, M. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+exact+hard-spheres+scattering+model+for+the+mobilities+of+polyatomic+ions%5BTitle%5D)+AND+%22Chemical+Physics+Letters%22%5BJournal%5D)">An exact hard-spheres scattering model for the mobilities of polyatomic ions.</a> Chemical Physics Letters. 261 (1-2), 86-91 (1996).</li>
<li>Heerdt, G., Zanotto, L., Souza, P. C. T., Araujo, G., Skaf, M. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Collision+cross+section+calculations+using+HPCCS%5BTitle%5D)+AND+%22Methods+in+Molecular+Biology%22%5BJournal%5D)">Collision cross section calculations using HPCCS.</a> Methods in Molecular Biology. 2084, 297-310 (2020).</li>
<li>Zanotto, L., Heerdt, G., Souza, P. C. T., Araujo, G., Skaf, M. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((High+performance+collision+cross+section+calculation-HPCCS%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Computational+Chemistry%22%5BJournal%5D)">High performance collision cross section calculation-HPCCS.</a> Journal of Computational Chemistry. 39 (21), 1675-1681 (2018).</li>
<li>https://cccbdb.nist.gov/pollistx.asp. , Available from: 
 <a target="_blank" href="https://cccbdb.nist.gov/pollistx.asp">https://cccbdb.nist.gov/pollistx.asp</a> (2022).</li>
<li>Raja, U. K. B., Injeti, S., Culver, T., McCabe, J. W., Angel, L. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Probing+the+stability+of+insulin+oligomers+using+electrospray+ionization+ion+mobility+mass+spectrometry%5BTitle%5D)+AND+%22European+Journal+of+Mass+Spectrometry%22%5BJournal%5D)">Probing the stability of insulin oligomers using electrospray ionization ion mobility mass spectrometry.</a> European Journal of Mass Spectrometry. 21 (6), 759-774 (2015).</li>
<li>Merenbloom, S. I., Flick, T. G., Williams, E. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((How+hot+are+your+ions+in+TWAVE+ion+mobility+spectrometry%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+the+American+Society+of+Mass+Spectrometry%22%5BJournal%5D)">How hot are your ions in TWAVE ion mobility spectrometry.</a> Journal of the American Society of Mass Spectrometry. 23 (3), 553-562 (2012).</li>
</ol>

作者声明无利益冲突。

关键步骤 
电喷雾-离子淌度-质谱阈值碰撞诱导解离（TCID）分析。 TCID 使用传输T波离子淌度池，在氩气存在下作为碰撞池。在解离之前，前体离子在通过离子淌度（IM）池时，通过与氮气的低能碰撞实现热化。这使得获得的能量分辨TCID结果比使用捕集池作为碰撞池时更具可重复性6,40。在解离前对[amb+M(II)+NTA]-进行热化，还使得可以利用298 K的温度来表征该三元复合物的可用内能。在传输池中发生解离，意味着三元复合物及其产物离子以相同的平均到达时间抵达检测器，这有助于识别仅在传输池中发生的三元复合物解离事件。其他可能发生解离的区域包括电喷雾源（采样锥电压保持在25 V以避免此情况）或IM池入口处。在这些区域中，三元复合物解离产生的产物离子由于在IM池中与三元复合物分离，其漂移时间与在传输池中产生的产物离子不同，因此这些产物离子被排除在分析之外。在本方案中，仅使用前体离子和产物离子的积分到达时间分布曲线完全对齐的...

本研究描述了一种利用市售离子淌度-质谱仪的新技术，可用于测定替代金属结合（amb）三元金属配合物[amb+M(II)+NTA]解离的相对热化学参数，其中M为Zn或Ni，NTA为氮川三乙酸图1）。这些反应模拟了在固定化金属亲和层析（IMAC）过程中，与NTA固定化金属结合的amb标签重组蛋白的解离。1,2以amb七肽标签为例，本方法使用了amb的标签&#160;A 和 H (图2）（选自先前的研究3,4,5,6,7,8,9,10,11,12) 具有 Zn(II) 和 Ni(II) 结合特性，因此可作为纯化标签具有潜在应用价值。然而，所描述的方法可用于评估任何有机金属体系中的热化学能。这些 amb 肽在氨基酸序列中具有金属结合位点1- Aa2 和 Aa6- Aa7 位置&#160;与NTA的羧酸盐和胺基位点竞争的氨基酸。三个中心的amb氨基酸提供了间隔（Gly3），两个臂的铰链（Pro4）以及长距离的π-金属阳离子相互作用（Tyr5).
[amb+M(II)+NTA]- 配合物的整体 1− 电荷态由其潜在结合位点的质子化状态决定。由于存在具有 2+ 氧化态的 Ni(II) 或 Zn(II)，必须共有三个去质子化的负电荷位点。对 [amb+M(II)+NTA]- 配合物的分子模拟预测，这些位点包括来自 NTA 的两个质子和来自 amb 的一个质子（即 [amb-H+M(II)+NTA-2H]-）。产物通道包含一种离子物种和一种中性物种（即 [NTA-3H+M(II)]- + amb 或 [amb-3H+M(II)]- + NTA）。在文稿中，&#34;-3H&#34; 未包含在配合物的名称中，但读者应知晓 -3H 是隐含存在的。仪器测量两种离子质荷比（m/z）物种的相对强度。ES-IM-MS 分析的一个重要特征是，它允许研究特定 m/z 物种的反应性，本文及此前关于 amb 的研究均利用了这一特性3,4,5,6,7,8,9,10,11,12。
利用碰撞诱导解离法获取大分子复合物的热化学数据&#160;是一个备受关注的重要课题13,14. 动力学方法等技术不适用于在能量范围内对数据进行拟合，也无法考虑多碰撞环境15,16,17,18在此，采用由 Armentrout、Ervin 和 Rodgers 利用导向离子束串联质谱法开发的阈值碰撞诱导解离（TCID）方法19 到一种利用行波离子导向技术的新型ES-IM-MS仪器平台。TCID方法可用于分析三元复合物解离为两个产物通道的相对热化学性质，并包含一个阈值定律，用于描述反应物（本研究中的三元复合物）的平动能与惰性靶气（本实验中为氩气）之间碰撞能量的传递。该方法包含对反应物内能分布的积分20反应物与靶气体之间的平动能分布21，以及总角动量分布22,23包含了解离概率以及针对因产物观测时间窗口有限而导致的动力学偏移所进行的统计学 Rice-Ramsperger-Kassel-Marcus (RRKM) 修正24对于两个独立的产物通道，竞争性TCID方法能够同时拟合两个相互竞争的产物通道。该复合物通过一个轨道过渡态解离，该过渡态具有产物的性质，但由锁定的偶极子维系在一起。25TCID 方法已整合至 CRUNCH 程序中26，此处描述了用户界面的操作，用于评估三元配合物[amb+M(II)+NTA]两个解离通道的热化学性质- 复合物。CRUNCH 程序可向开发者申请获取26.

<table><tbody><tr><td>乙腈 HPLC 级</td><td>Fisher Scientific (www.Fishersci.com)</td><td>A998SK-4</td><td></td></tr><tr><td>替代性金属结合 (amb) 肽</td><td>PepmicCo (www.pepmic.com)</td><td></td><td>设计的肽通过定制合成</td></tr><tr><td>乙酸铵（超纯级）</td><td>VWR</td><td>97061-014</td><td></td></tr><tr><td>氢氧化铵（痕量金属级）</td><td>Fisher Scientific (www.Fishersci.com)</td><td>A512-P500</td><td></td></tr><tr><td>Driftscope 2.1 软件程序</td><td>Waters (www.waters.com)</td><td></td><td>软件分析程序</td></tr><tr><td>Gaussian 09</td><td>Gaussian</td><td></td><td>电子结构模拟软件</td></tr><tr><td>GaussView</td><td>Gaussian</td><td></td><td>用于可视化计算的图形界面</td></tr><tr><td>冰乙酸（Optima 级）</td><td>Fisher Scientific (www.Fishersci.com)</td><td>A465-250</td><td></td></tr><tr><td>离子标度伦纳德-琼斯 (LJ) 方法</td><td>Sigma</td><td></td><td>加州大学圣塔芭芭拉分校 Michael T. Bowers&amp;rsquo; 课题组</td></tr><tr><td>MassLynx 4.1</td><td>Waters (www.waters.com)</td><td></td><td>软件分析程序</td></tr><tr><td>微量离心管</td><td>VWR</td><td>87003-294</td><td>1.7 mL，聚丙烯材质</td></tr><tr><td>微量离心管</td><td>VWR</td><td>87003-298</td><td>2.0 mL，聚丙烯材质</td></tr><tr><td>六水合硝酸镍(II)（99%纯度）</td><td>Sigma-Aldrich (www.sigmaaldrich.com)</td><td>A15540</td><td></td></tr><tr><td>聚-DL-丙氨酸</td><td>Sigma-Aldrich (www.sigmaaldrich.com)</td><td>P9003-25MG</td><td></td></tr><tr><td>Waters Synapt G1 HDMS</td><td>Waters (www.waters.com)</td><td></td><td>&amp;nbsp;四极杆-离子迁移-飞行时间质谱仪</td></tr><tr><td>六水合硝酸锌(II)（99%+纯度）</td><td>Alfa Aesar (www.alfa.com)</td><td>12313</td><td></td></tr></tbody></table>

利用离子淌度-质谱法研究镍(ii)和锌(ii)三元配合物的热化学性质

Thermochemical Studies of Ni(II) and Zn(II) Ternary Complexes Using Ion Mobility-Mass Spectrometry

本文介绍了一种实验方案，利用电喷雾-离子淌度-质谱法（ES-IM-MS）和能量分辨的阈值碰撞诱导解离（TCID）技术，测定带负电荷的[amb+M(II)+NTA]-三元配合物解离为两个产物通道的热化学性质：[amb+M(II)] + NTA 或 [NTA+M(II)]-&#160;+ amb，其中 M = Zn 或 Ni，NTA 为氮川三乙酸。这些配合物包含一种替代性金属结合（amb）七肽，其一级结构为乙酰基-His1-Cys2-Gly3-Pro4-Tyr5-His6-Cys7 或乙酰基-Asp1-Cys2-Gly3-Pro4-Tyr5-His6-Cys7，其中氨基酸的 Aa1,2,6,7 位点为潜在的金属结合位点。通过将量子化学计算（目前采用 PM6 半经验哈密顿量）所得的三元配合物及其产物的电子能量和碰撞截面（CCS）与 ES-IM-MS 实测值进行比较，筛选出几何优化的稳定态结构。基于 PM6 频率计算获得的分子参数，采用竞争性 TCID 方法模拟两个产物通道的能量依赖性强度，从而确定与 0 K 解离焓（ΔH0）相关的反应阈值能量。利用 PM6 计算得到的转动和振动频率，通过统计力学方法进行热效应和熵校正，进一步获得 298 K 下的解离焓（ΔH298）。这些方法描述了一套 EI-IM-MS 操作流程，可用于测定多种三元金属离子配合物的热化学参数及平衡常数。

[amb+M(II)+NTA]- 三元复合物 A 和 H 在竞争性碰撞诱导解离中生成 [amb+M(II)]- + NTA 或 [NTA+M(II)]- + amb 的过程如图3所示。其中 amb 表示 A 或 H，M 为 Zn 或 Ni。[A+Zn(II)+NTA]- 三元复合物（图3A）产生 [A+Zn(II)]- 的明显阈值约为 0.7 eV 碰撞能量（CE），产生 [NTA+Zn(II)]- 的阈值约为 0.9 eV。[A+Ni(II)+NTA]- 复合物（图3B）解离生成 [NTA+Ni(II)]- 和 [A+Ni(II)]-</su...

本文介绍了一种实验方案，该方案结合电喷雾-离子淌度-质谱法、半经验量子计算以及能量分辨阈值碰撞诱导解离技术，用于测量相关三元金属配合物解离反应的相对热化学性质。

利用离子淌度-质谱法研究镍(II)和锌(II)三元配合物的热化学性质

本文介绍了一种利用电喷雾-离子淌度-质谱联用技术（ES-IM-MS）和能量分辨阈值...的实验方案

这项新技术结合了离子淌度-质谱法、分子模拟和反应动力学理论，用于确定三元复合物两种竞争性解离反应的相对热化学性质。这些技术的联用可表征反应物与产物的反应路径、构象结构以及配体与金属离子形成三元复合物的亲和力。本研究模拟了两种潜在肽标签在重组蛋白纯化中的反应活性，其中标签与固定化金属亲和层析柱中由氮川三乙酸螯合的金属离子发生反应。首先，将2毫升样品加入2.5毫升平头注射器中，并使用仪器的注射泵以10微升/分钟的流速将样品注入仪器的电喷雾源。将仪器设置为负离子迁移率-质谱（IM-MS）模式。打开质谱软件并选择“Spectrum”（谱图），通过分析质谱图中负离子的质荷比同位素分布，鉴定带负电荷的替代金属结合三元复合物（即amb-metal-NTA复合物）。然后，选择“工具”，接着选择“同位素模型”。在弹出的窗口中，列出该复合物的分子式，勾选“显示带电离子”复选框，在电荷值处输入 1 表示负一电荷，然后点击“确定”。在显示的复合物同位素分布图中，记录最低质量的峰。在仪器软件中，选择“设置”，然后选择“四极杆轮廓”。然后，选择手动固定并输入最低同位素峰的质量。单击更新并关闭窗口。再次选择设置，然后单击分辨率四极杆。使用5分钟的运行时间和2秒的扫描时间，从第一个传输碰撞能量开始采集负离子IM-MS谱图。重复该步骤，以采集其他各碰撞能量下的IM-MS谱图。利用三元amb-金属-NTA复合物以及两种产物（NTA-金属复合物和amb-金属复合物）的积分到达时间分布（ATD面积），将其归一化为相对百分比尺度。根据重复的阈值碰撞诱导解离（TCID）测量结果，计算每个数据点的平均值和标准偏差。然后，将实验室坐标系中的转移碰撞能量转换为中心质心坐标系中的碰撞能量。为测量碰撞截面，使用仪器工作条件，采集10 ppm聚-DL-丙氨酸（PA）样品的负离子离子淌度-质谱（IM-MS）谱图，持续10分钟。然后，采集每种三元复合物的离子迁移-质谱（IM-MS）谱图，持续5分钟。提取每种PA及三元复合物的到达时间分布（ATD），并使用“保留漂移时间”选项将其文件导出至质谱分析软件。根据相应ATD曲线的峰值确定平均到达时间。采用横截面校准方法，将平均到达时间转换为三元复合物的碰撞横截面。从 CRUNCH 主菜单中打开包含质心能量或 ECM 依赖性产物相对强度的 GB5 文本文件。当提示读取参数时，回答“否”。然后，选择“建模”，接着选择“设置所有参数”。在反应模型选项中，选择默认的“阈值CID”选项，然后选择对三元复合物的能量转移分布进行积分的RRKM方法。输入要建模的独立产物通道数为2，并选择“计算截面”。对于简单的模型类型，选择0开尔文截面，该选项包含由于从碰撞池到飞行时间检测器的50微秒时间窗口所引起的动力学偏移的统计RRKM校正。对于卷积选项，选择Tiernan双积分方法，该方法包含三元复合离子与氩碰撞气体之间平动能分布的卷积。对于数值积分方法，选择高斯求积法，并使用预先保存的截面数据。在输入分子参数的选项中，输入 G 以读取包含三元复合物 PM6 振动和转动频率的结构建模文件。对问题“是否有反应物为原子？”回答“是”。输入建模文件的位置和名称。输入离子电荷为 1，氩气的极化率为 1.664。离子质量与靶分子质量分别对应于三元复合物和氩气，将从 GB5 文本文件中自动读取。谐振振动项输入 0。按 Enter 键从结构建模文件中读取一维和二维转动常数。对于受阻转子处理，选择默认值 0；对于分子对称性，选择默认值 1。反应物温度选择默认的 300 开尔文。选择“积分”作为态密度数组的归约方法。选择“是”以截断能量分布。输入40000波数作为能量分布的最大能量，2波数作为区间大小，32作为能量分布中的点数。对于 TCID/RRKM 模型的参数，选择“是”以进行更改，将“固定时间”设为 0，将检测时间窗口的上限设为 0.000050 秒。对于产物通道 1，在解离通道选项中选择 1，表示单个过渡态，选择 0 表示无连续解离。对于过渡态类型，选择 1 表示轨道型过渡态。选择 G 以读取包含 amb-金属配合物与 NTA 产物的 PM6 转动和振动参数的建模程序文件。对于“相空间极限过渡态（PSL TS）物种是否为原子？”这一问题，输入 No。然后输入 amb-金属配合物文件的位置和名称。使用 1.062 作为频率缩放因子，输入原子数量后按 Enter 键，并在“分子是否为线性？”时输入 No。对包含 NTA 产物振动和转动频率的建模文件重复相同操作。输入绕行过渡态（TS）的描述。输入 amb-金属离子的电荷为 1.0，然后输入 NTA 的极化率和偶极矩。选择旋转温度为 0 开尔文，并将轨道过渡态处理为固定偶极子。输入 amb-金属离子和 NTA 的平均质量。按 Enter 键从建模文件中读取一维和二维旋转常数。对于受阻转子选择 0，分子对称性选择 1，反应简并性选择 1。选择“无更改”选项。对于产物通道 2，单个过渡态选择 1，依次解离选择 0（无），过渡态类型选择 1（轨道化）。选择 G 以读取包含 NTA-金属配合物及 amb 产物的 PM6 转动和振动参数的建模文件。然后输入绕轨过渡态（TS）的描述。NTA-金属配合物离子的电荷输入为 1.0，并输入 amb 的极化率和偶极矩。将转动温度设为 0 开尔文，过渡态的处理方式选择“固定偶极”（locked-dipole）。输入NTA-金属配合物和amb产物的平均质量。按Enter键从建模文件中读取一维和二维转动常数。对于受阻转子选择0，分子对称性选择1，反应简并度选择1。然后，输入“无变化”。为处理非活性的二维旋转，请选择统计角动量分布的默认选项，并对J分布积分P-E, G。在积分的点数中使用默认值32。在“模型”菜单中，选择“优化参数以拟合数据”，并分别输入最小能量值和最大能量值，以确定数据拟合的起始和终止范围。权重模型的实验标准偏差选择1。根据数据情况，通常选择0.01至0.001作为可接受的最小标准偏差。使用默认的 E0 收敛限值，选择“否”以不将任何参数保持在当前值，下限和上限分别为 0.5 和 2.0 电子伏特，导数计算方法选择 2。从“优化”菜单中选择“开始优化”。CRUNCH 程序将对选定的 TCID 模型进行优化以拟合实验数据。最后，在“模型”菜单中选择 delta-H 和 S at T，以对两个解离通道进行热化学评估。代表性图像显示了替代性金属结合肽 A 和 H 的一级结构。颜色标示了潜在的金属结合位点。此处展示了形成amb-金属和NTA-金属产物离子的能量依赖性。图中包含了amb-金属-NTA三元复合物在质心碰撞能量下发生50%解离的情况。代表性图像显示了能量分辨TCID方法的动力学模型。ambH-锌-NTA复合物与氩气之间的碰撞会导致其解离为ambH-锌复合物和游离NTA，或NTA-锌复合物和游离ambH产物。阈值能量E1和E2分别对应于反应ambH-锌-NTA复合物解离为ambH-锌复合物和游离NTA，以及ambH-锌-NTA复合物解离为NTA-锌复合物和游离ambH在0开尔文时的解离焓。此处展示了A和H的PM6几何优化后的三元amb-金属-NTA复合物结构。这些构象体用于实验数据的TCID建模，并通过比较其PM6电子能以及计算得到的碰撞截面与离子迁移谱-质谱（IM-MS）实测碰撞截面的匹配程度，从其他候选结构中筛选而出。这四张图像展示了四种amb-金属-NTA配合物的能量分辨TCID结果。对于物种A和H，图中显示了amb-金属和NTA-金属产物离子，并叠加了经卷积CRUNCH阈值拟合的结果。能量值是指在 0 开尔文下，从 amb-金属-NTA 解离为 amb-金属和游离 NTA，或从 amb-金属-NTA 解离为 NTA-金属和游离 amb 的解离焓。此处展示了基于解离焓、净零开尔文下的吉布斯自由能（单位为千焦每摩尔）以及结合常数的比较结果，这些数据通过使用 PM6 参数的统计力学计算得出。NTA-镍与游离 ambA 反应生成 ambA-镍-NTA 复合物的过程具有最高的形成常数，代表了在亲和柱中 ambA 标记蛋白被 NTA-镍固定化的反应过程。CRUNCH 拟合需要对反应物和产物进行仔细筛选，以获得准确的阈值能量。该过程要求具备分子建模的专业知识，以获取分子结构和可靠的分子参数。本文所述的整体方法可进一步发展用于筛选设计用于结合金属辅因子及蛋白质活性位点以阻断酶功能的分子的有效性。

thermochemical-studies-ni-ii-zn-ii-ternary-complexes-using-ion

Research

科研

JoVE Journal

Chemistry

化学

使用离子淌度-质谱对Ni（II）和Zn（II）三元配合物进行热化学研究

离子淌度-质谱法是一种新兴的气相技术，可根据离子的碰撞截面和质量对其进行分离。该方法可提供蛋白质复合物整体拓扑结构和形状的三维信息。本文概述了仪器设置与优化、漂移时间校准以及数据分析的基本操作流程。...

T波离子淌度-质谱分析：蛋白质复合物分析的基本实验流程

我们介绍了在小鼠器官中高精度测定锌同位素比值的技术。...

高精度锌同位素测定在小鼠器官中的应用

本文介绍了通过电喷雾电离轨道阱质谱法对汞(II)与双半胱氨酸四肽在不同相对比例下形成的配合物进行表征。...

汞(II)与双半胱氨酰四肽络合物的电喷雾电离质谱研究

本文介绍了一种用于研究金属玻璃中结构转变的ex situ和in...

Ex Situ 与 In Situ 结构转变研究方法：以金属玻璃结晶为例

质谱法（MS）已成为研究大分子组装体结构与动态的重要工具。本文整合了基于质谱的方法，用于探究蛋白质复合物的形成及配体结合。...

通过整合结构质谱法分析蛋白质结构与蛋白质-配体复合物

准确测定反应过程中释放气体的流速对于研究反应细节至关重要。我们提供了一种新的热重-质谱分析定量分析方法——等效特征谱分析法，通过建立特征谱和相对灵敏度的校准系统，实现对气体流速的精确测定。...

通过热重-质谱联用分析对生成气体的反应进行定量分析

离子淌度-质谱联用技术和分子模拟技术可用于表征设计型金属结合肽及铜结合肽methanobactin的选择性金属螯合性能。开发新型金属螯合肽有望为与金属离子失衡相关疾病的治疗提供新途径。...

离子淌度-质谱技术用于研究金属结合寡肽的金属离子识别结构与氧化还原活性机制

利用团簇诱导解吸/电离质谱法分析表面复杂分子及其反应

介绍了多种用于表面分析的纳米颗粒制备方法（滴涂法、旋涂法、粉末沉积法和冷冻固定法）。我们讨论了每种方法在应用中面临的挑战、优势以及可能的应用前景，特别是不同制备方法对纳米颗粒表面性质所造成的影响。...

用于飞行时间二次离子质谱和X射线光电子能谱分析的纳米颗粒制备

本研究旨在确定锂离子电池正极和负极材料在热失控（TR）过程中的反应动力学。采用同步热分析（STA）/傅里叶变换红外（FTIR）光谱仪/气相色谱质谱联用（GC-MS）技术，揭示热事件并检测释放出的气体。...

锂离子电池中分解机制的识别与量化；用于热失控建模的热流模拟输入

离子淌度质谱法（IMS）是质谱技术在生物分子表征方面的一种有益补充，尤其因为它对同分异构现象具有敏感性。本方案描述了一种串联离子淌度（IMS/IMS）实验，可实现对特定分子的选择性分离，并生成其碎片的淌度谱图。...

使用环形离子淌度质谱仪进行串联离子淌度实验

了解离子淌度-质谱结合分子建模与反应动力学理论，用于测定三元金属配合物竞争解离反应的相对热化学特性。该方法可表征反应路径、构象结构及配体亲和力，为重组蛋白纯化中的肽标签反应性研究提供重要见解。

利用离子淌度-质谱法研究镍(II)和锌(II)三元配合物的热化学性质

探索更多视频