Studi termochimici di complessi ternari Ni(II) e Zn(II) mediante mobilità ionica-spettrometria di massa

Sommario

Questo articolo descrive un protocollo sperimentale che utilizza la spettrometria di massa a mobilità ionica elettrospray, calcoli quantistici semi-empirici e dissociazione indotta da collisione di soglia risolta dall'energia per misurare la termochimica relativa della dissociazione dei complessi metallici ternari correlati.

Abstract

Questo articolo descrive un protocollo sperimentale che utilizza la spettrometria di mobilità-massa elettrospray-ioni (ES-IM-MS) e la dissociazione indotta da collisione di soglia risolta in energia (TCID) per misurare la termochimica della dissociazione di complessi ternari [amb+M(II)+NTA]- caricati negativamente in due canali di prodotto: [amb+M(II)] + NTA o [NTA+M(II)]^-  + amb, dove M = Zn o Ni e NTA è acido nitrilotriacetico. I complessi contengono uno degli eptapeptidi alternativi di legame dei metalli (amb) con le strutture primarie acetil-His 1-Cys 2-Gly 3-Pro 4-Tyr 5-His 6-Cys 7 o acetil-Asp 1-Cys 2-Gly _{3-Pro 4-Tyr 5-His} 6-Cys 7, dove gli amminoacidi 'Aa_1,2,6,7 Le posizioni sono i potenziali siti di legatura dei metalli. Gli stati stazionari ottimizzati per la geometria dei complessi ternari e dei loro prodotti sono stati selezionati dai calcoli di chimica quantistica (attualmente l'hamiltoniana semi-empirica PM6) confrontando le loro energie elettroniche e le loro sezioni trasversali di collisione (CCS) con quelle misurate da ES-IM-MS. Dai calcoli di frequenza PM6, i parametri molecolari del complesso ternario e dei suoi prodotti modellano le intensità dipendenti dall'energia dei due canali del prodotto utilizzando un metodo TCID competitivo per determinare le energie di soglia delle reazioni che si riferiscono alle entalpie 0 K di dissociazione (ΔH₀). Le correzioni termiche ed entropiche della meccanica statistica che utilizzano le frequenze rotazionali e vibrazionali PM6 forniscono le entalpie di dissociazione da 298 K (ΔH₂₉₈). Questi metodi descrivono una routine EI-IM-MS in grado di determinare la termochimica e le costanti di equilibrio per una gamma di complessi ternari di ioni metallici.

Introduzione

Questo studio descrive una nuova tecnica che utilizza uno spettrometro di mobilità ionica-massa disponibile in commercio che consente la determinazione della termochimica relativa per la dissociazione di un complesso metallico ternario alternativo legante il metallo (amb) [amb + M (II) + NTA], dove M = Zn o Ni e NTA = acido nitrilotriacetico (Figura 1). Queste reazioni modellano la dissociazione della proteina ricombinante amb-tagged attaccata al metallo immobilizzato NTA durante la cromatografia di affinità metallica immobilizzata (IMAC)^1,2. Ad esempio, questo metodo è descritto ....

Protocollo

NOTA: nella Figura 1 viene illustrata una panoramica del protocollo.

1. Preparazione dei reagenti

1. Acquistare peptidi amb liofilizzati (purezza >98%) e conservarli in un congelatore a -80 °C.
2. Acquistare nitrato di zinco (II) esaidrato di purezza >99% e nitrato di nichel (II) esaidrato.
   ATTENZIONE: Il nitrato di nichel(II) esaidrato presenta un rischio per l'ambiente e la salute.
3. Acquista l'acido nitrilotriacetico, i polimeri poli-DL-alanina, l'acetato di ammonio ultrapuro / in tracce, l'idrossido di ammonio, l'acido acetico glaciale e l'acetonitrile di grado HPLC....

Risultati

La dissociazione indotta da collisione competitiva dei complessi ternari [amb+M(II)+NTA]- di A e H in [amb+M(II)]- + NTA o [NTA+M(II)]^- + amb, è mostrata nella Figura 3. L'amb è mostrato come A o H e M = Zn o Ni. Il ^{complesso ternario} [A+Zn(II)+NTA] (Figura 3A) mostra soglie apparenti di circa 0,7 eV di energia di collisione (CE) per produrre [A+Zn(II).......

Discussione

Passaggi critici
Analisi ES-IM-MS threshold collision-induced dissociation (TCID). Il TCID ha utilizzato la cella di trasferimento dell'onda T in presenza di argon come cella di collisione. Prima della dissociazione, gli ioni precursori vengono termicizzati da collisioni a bassa energia con azoto gassoso mentre passano attraverso la cellula di mobilità ionica (IM). Ciò si traduce in un TCID risoluto in energia più riproducibile di quanto si ottenga utilizzando la trappola

Materiali

Elenco dei materiali utilizzati in questo articolo

Nome	Azienda	Numero di catalogo	Commenti
Acetonitrile HPLC Fisher	Scientific (www.Fishersci.com)	A998SK-4
Peptidi alternativi di legame metallico (amb) I peptidi	PepmicCo (www.pepmic.com)		sono stati sintetizzati su ordinazione
Acetato di ammonio (ultrapuro)	VWR	97061-014
Idrossido di ammonio (grado in tracce)	Fisher Scientific (www.Fishersci.com)	A512-P500
Driftscope 2.1 programma software	Waters (www.waters.com)		programma di analisi
software Gaussian 09	Gaussian		Modeling Software
GaussView	gaussiana		per visualizzare i calcoli
Acido acetico glaciale (grado Optima)	Fisher Scientific (www.Fishersci.com)	A465-250
Metodo Lennard-Jones su scala ionica (LJ)	Sigma		Michael T. Bowers' group of University of California at Santa Barbara
MassLynx 4.1	Waters (www.waters.com)programma		di analisi software
Provette per microcentrifuga	VWR	87003-294	1,7 mL, polipropilene
Provette per microcentrifuga	VWR	87003-298	2,0 mL, polipropilene
Ni(II) nitrato esaidrato (purezza 99%)	Sigma-Aldrich (www.sigmaaldrich.com)	A15540
Poli-DL-alanina	Sigma-Aldrich (www.sigmaaldrich.com)	P9003-25MG
Acque Synapt G1 HDMS	Acque (www.waters.com)		spettrometro di massa a quadrupolo - mobilità ionica - tempo di volo
Zn(II) nitrato esaidrato (purezza 99%+)	Alfa Aesar (www.alfa.com)	12313

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