방법 논문

전자 분무 이온화 질량 분석에 의해 Dicysteinyl Tetrapeptides와 수은 (II)의 복합체 형성에 관한 연구

DOI:

10.3791/53536

⸱

2016년 1월 8일

 , 
1Department of Chemistry and Biochemistry, University of North Carolina at Greensboro, 2Department of Chemistry, Winston-Salem State University

이 논문에서

요약

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

전기 분무 이온화 orbitrap 질량 분석법에 의한 수은(II)과 디시스테인닐 테트라펩타이드의 서로 다른 상대적 비율로 형성된 복합체의 특성화가 제시됩니다.

초록

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

이 연구에서는 전기 분무 이온화 orbitrap 질량 분석법을 통해 수은(II)과 디시스테닐 테트라펩타이드의 서로 다른 상대적 비율로 형성된 복합체의 특성화 방법을 평가했습니다. 이 전략은 다른 기술 중에서 질량 분석법을 활용하여 트리펩타이드를 포함하는 수은-디시스테인닐 복합체의 이전 성공적인 특성화를 기반으로 합니다. 염화수은(II) 및 디시스테인닐 테트라펩타이드를 탈기된 완충 배지에서 다양한 화학량론적 비율로 배양했습니다. 형성된 복합체는 이후에 하이브리드 선형 이온 및 오비 트랩 질량 분석기로 구성된 전기 분무 질량 분석기에서 분석되었습니다. 포지티브 모드에서 전기 분무 이온화 질량 분석법(ESI-MS) 스펙트럼을 획득하고 관찰된 피크를 분석하여 뚜렷한 수은 동위원소 분포 패턴 및 관련 단일 동위원소 피크를 분석했습니다. 이 연구는 지정된 전기 분무 이온화 조건에서 형성된 복합체에서 수은 및 펩타이드의 정확한 화학량론이 뚜렷한 수은 동위원소 분포 패턴을 기반으로 하는 고해상도 ESI MS를 사용하여 결정될 수 있음을 보여줍니다.

서론

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수은 중독1의 킬레이트 요법을 위해 처방된 현재 임상 약물에는 수은 이온2,3을 결합하고 격리하는 책임이 있는 티올 그룹이 포함되어 있습니다. 그러나 연구에 따르면 이러한 작은 티올 화합물[디머캅토숙신산(DMSA) 및 디머캅토프로판-설폰산(DMPS)]은 수은 킬레이트 요법에 최적이 아닌 것으로 나타났습니다4-6. 따라서 수은 킬레이트화를 위한 티올 화합물의 합리적인 약물 설계를 향상시키기 위해 수은과 티올의 연관성 및 복잡한 형성 경향을 이해할 필요가 있습니다. 최근에는 디티올기를 가진 n-알킬 및 아릴 디시스테닐 트리펩타이드가 수은(II)의 배위 부위를 수용하여 1:1 수은(II):p펩타이드:()2 복합체7을 형성하는 효과적인 "이중 앵커" 역할을 할 수 있다고 보고했습니다. 또한, 우리는 복합형 형성에 대한 시스테인닐 잔류물 증가의 효과를 연구했습니다8. 이 연구에서는 수은(II)과 두 개의 디시스테닐 테트라펩타이드의 연관성을 조사하며, 여기서 시스테닐 잔기는 두 개의 아미노산 잔기로 분리됩니다. 수은에 대한 보조 결합 기의 효과를 평가하기 위해 중간에 있는 아미노산은 2개의 글리신(비치환) 잔기 또는 2개의 글루탐산(감마-카르복실화) 잔기입니다.

시스테닐 펩타이드와 수은(II)의 반응은 시스테인닐 티올 그룹의 산화를 방지하여 이황화 결합을 형성하는 것을 방지하는 조건을 필요로 합니다9. 또한, 다양한 유형의 수은-펩티드 복합체를 형성하기 위해 수은(II)과 시스테인닐 펩티드의 결합은 반응 혼합물7,8에서 수은(II):펩타이드의 초기 비율에 따라 달라집니다. 이러한 반응 혼합물에서 형성된 수은-펩타이드 복합체의 유형은 금속 이온과 펩타이드10-14 사이의 종 상호 작용을 결정하기 위한 민감한 분석 도구인 소프트 이온화 질량 분광법으로 분석할 수 있습니다. 따라서, 그것은 지정된 전기분무 이온화 조건 하에서 형성되는 다양한 유형의 수은 펩티드 부가물의 프로파일을 제공할 것이다. 여기에서는 산화를 최소화하기 위해 아르곤으로 덮인 탈기 된 포름산 암모늄 완충 용액에서 시스테인닐 펩타이드와 염화수은(II) 용액을 준비하는 방법을 보여줍니다. 수은(II)의 다양한 몰 당량물을 디시스테인류 테트라펩타이드와 반응시킴으로써 수은(II):p펩타이드의 초기 비율이 형성된 복합체 유형에 어떤 영향을 미치는지 보여줄 것입니다. 또한 ESI(Electrospray Ionization) 질량 분석법을 특성화 도구로 사용하여 형성된 복합체에서 펩타이드에 대한 수은의 정확한 화학량론을 제공하는 방법을 보여줍니다. 관련 비디오 프로토콜은 ChemCal 프로그램15을 사용하여 수은 복합체를 준비하기 위한 실험 조건, 지정된 전기 분무 이온화 조건에서 반응 혼합물을 분석하는 절차 및 고유한 수은 동위원소 분포 패턴을 기반으로 수은(II)-디시스테인류 테트라펩티드 복합체의 화학량론의 특성화를 보여줍니다. ESI orbitrap 질량 분석법을 사용하여 다양한 동위원소 형태로 존재하는 금속 이온에 의해 형성된 다양한 복합체를 분석하는 데 관심이 있는 사람들을 지원하기 위한 것입니다.

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프로토콜

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참고 : 사용하기 전에 모든 관련 물질 안전 보건 자료 (MSDS)를 참조하시기 바랍니다. 염화 수은은 독성 화학 물질이다. IT와 관련된 모든 솔루션을 전달하는 경우 개인 보호 장비 (장갑, 보안경 및 실험실 코트)를 착용해야합니다. 중금속 지정된 명확하게 표시 화학 폐기물 병에 솔루션을 폐기하십시오.

1. 준비 5 mM의 탈기 암모늄 편대 버퍼, pH가 7.5

  1. HPLC 등급의 물 450 ㎖에 포름산 암모늄 완충액 0.1576 g을 녹인다. 1 M 포름산 7.5에 1 M 수산화 암모늄으로 상기 용액의 pH를 조정한다. 500㎖의 메스 플라스크에이 용액을 전송 및 5mM의 포름산 암모늄 용액을 만들기 위해 검량선을 HPLC 물을 추가한다.
  2. 아르곤으로 10 분, 퍼지 용 진공 하에서 5mM의 포름산 암모늄 버퍼를 탈기. 두 번 반복 아르곤하에 저장 솔루션입니다. 사용 당일에, 0.2 마이크론 필터 befor를 통해 완충액을 필터E 사용.

수은 (II) 염화물 솔루션 2. 준비

  1. 0.2375 g의 수은 (II) 클로라이드를 달다. 0.035 M 수은 (II) 클로라이드 용액을 제조 5 mM의 포름산 암모늄 완충액 25 ㎖에 용해.
  2. 7.5 X 10-4 M 용액을 만들 9.785 ㎖의 5 mM로 포름산 암모늄 버퍼에 0.214 ㎖의 0.035 M 수은 (II) 클로라이드 용액을 첨가한다. 아르곤 가스로 7.5 X 10-4 M 수은 (II) 용액 담요.

CGGC 원액 3. 준비

  1. HPLC 등급 아세토 니트릴 0.118 ㎖ 중의 dicysteinyl의 테트라, CGGC 2.0 밀리그램을 용해하고 1.0647 ​​㎖의 5 mM의 암모늄 포르 메이트, pH를 5 mM의 CGGC 스톡 용액을 수득 아르곤으로 탈기 한 7.5 완충액 추가.
  2. 5 mM의 암모늄 형성의 pH 1,275 μL에 7.5 × 10 -4 M CGGC 솔루션을 제공하는 7.5 버퍼를 5 밀리미터 CGGC 주식 솔루션의 225 μl를 추가합니다.

4. 준비수은 (II) 및 CGGC 다양한 반응 혼합물

  1. (1)의 제조 : 0.5 비율의 수은 (II) 용액 CGGC
    1. 1.5 ml의 microcentrifuge 관에 5 밀리미터 포름산 암모늄, pH가 7.5 버퍼의 255 μl를 놓습니다. 포름산 암모늄 완충액 1.5 ml의 마이크로 원심 튜브에 7.5 X10 -4 M 수은 (II) 클로라이드 용액 30 μL를 추가한다.
    2. 10 초에 대한 솔루션을 소용돌이. 그런 다음 1.5 ml의 마이크로 원심에 7.5 × 10 -4 M CGGC 솔루션의 15 μl를 추가합니다. 10 초에 대한 솔루션을 소용돌이. 용액은 질량 분석기로 주입 전에 10 분 동안 방치하자.
  2. 수은의 비율이 1 (II) : 1의 제조 CGGC 용액
    1. 1.5 ml의 microcentrifuge 관에 5 밀리미터 포름산 암모늄, pH가 7.5 버퍼의 240 μl를 놓습니다. 포름산 암모늄 완충액 1.5 ml의 마이크로 원심 튜브에 7.5 X10 -4 M 수은 (II) 클로라이드 용액 30 μL를 추가한다.
    2. 10 초에 대한 솔루션을 소용돌이. 그때1.5 ml의 microcentrifuge 관에 7.5 × 10 -4 M CGGC 솔루션의 30 μl를 추가합니다. 섹션 4.1에 기재된 바와 같이 유사한 방식으로 반복한다.
  3. 수은의 비율이 2 (II) : 1의 제조 CGGC 용액
    1. 1.5 ml의 microcentrifuge 관에 5 밀리미터 포름산 암모늄, pH가 7.5 버퍼의 210 μl를 놓습니다. 포름산 암모늄 완충액 1.5 ml의 마이크로 원심 튜브에 7.5 X10 -4 M 수은 (II) 클로라이드 용액 30 μL를 추가한다.
    2. 10 초에 대한 솔루션을 소용돌이. 그런 다음 1.5 ml의 microcentrifuge 관에 7.5 × 10 -4 M CGGC 솔루션의 60 μl를 추가합니다. 섹션 4.1에 기재된 바와 같이 유사한 방식으로 반복한다.

CEEC 원액 5. 준비

  1. 펩티드를 용해 HPLC 등급 아세토 니트릴 0.145 ㎖ 중의 dicysteinyl의 테트라, CEEC 3.5 밀리그램을 용해. 이어서 13.067 ㎖의 5 mM의 암모늄 포르 메이트의 추가, pH는 아르곤으로 탈기 된 완충액 7.5 0.5 m를 제조M CEEC 솔루션입니다.
  2. 모든 펩타이드가 용해 될 때까지 용액을 소용돌이. 7.5 × 10 -5 M CEEC 솔루션을 제공하는 1.5 ml의 microcentrifuge 관에, pH가 7.5 버퍼를 CEEC 솔루션 1.125 ml의 0.5 mm의 추가 0.375 ml의 5 ㎜의 포름산 암모늄. 소용돌이 혼합 때까지.

수은 (II) 및 CEEC 솔루션의 다양한 반응 혼합물의 제조 6

  1. (1)의 제조 : 수은 (II)의 비율이 0.5 : CEEC 용액
    1. 1.5 ml의 microcentrifuge 관에 5 밀리미터 포름산 암모늄, pH가 7.5 버퍼의 255 μl를 놓습니다. 포름산 암모늄 완충액 1.5 ml의 마이크로 원심 튜브에 7.5 X10 -4 M 수은 (II) 클로라이드 용액 30 μL를 추가한다.
    2. 10 초에 대한 솔루션을 소용돌이. 그런 다음 1.5 ml의 microcentrifuge 관에 7.5 × 10 -4 M CEEC 솔루션의 15 μl를 추가합니다. 섹션 4.1에 기재된 바와 같이 유사한 방식으로 반복한다.
  2. 수은 (II)의 1의 비율 : 1의 제조 CEEC 솔루션
    1. (240)를 배치81; 1.5 ml의 마이크로 원심 튜브에 5 mM의 암모늄 포르 메이트, pH가 7.5 완충액 L. 포름산 암모늄 완충액 1.5 ml의 마이크로 원심 튜브에 7.5 X10 -4 M 수은 (II) 클로라이드 용액 30 μL를 추가한다.
    2. 10 초에 대한 솔루션을 소용돌이. 그런 다음 1.5 ml의 microcentrifuge 관에 7.5 × 10 -4 M CEEC 솔루션의 30 μl를 추가합니다. 섹션 4.1에 기재된 바와 같이 유사한 방식으로 반복한다.
  3. 수은 (II)의 비율이 2 : 1의 제조 CEEC 용액
    1. 1.5 ml의 microcentrifuge 관에 5 밀리미터 포름산 암모늄, pH가 7.5 버퍼의 210 μl를 놓습니다. 포름산 암모늄 완충액 1.5 ml의 마이크로 원심 튜브에 7.5 X10 -4 M 수은 (II) 클로라이드 용액 30 μL를 추가한다.
    2. 10 초에 대한 솔루션을 소용돌이. 그런 다음 1.5 ml의 microcentrifuge 관에 7.5 × 10 -4 M CEEC 솔루션의 60 μl를 추가합니다. 섹션 4.1에 기재된 바와 같이 유사한 방식으로 반복한다.

7. AnalyOrbitrap ESI 질량 분광기 수은 (II) 및 CGGC 샘플의 반응 혼합물 쌩쌩

  1. ESI 질량 분석기 (16)을 준비
    1. 500 μL 유리 주사기로 교정 표준 100 μL를 그린다.
    2. , MS 펌프의 주사기 크래들에 주사기를 놓고 튜브를 부착하고, 질량 분광 광도계에 주입.
    3. 파일 아이콘을 선택하고, 파일 이름을 입력하여 실행을 위해 파일 이름을 설정한다.
    4. 데이터 수집 모듈에서 획득 데이터 버튼을 선택하고 150 스캔을 수집합니다.
    5. 소프트웨어의 데이터 처리 모듈을 열어 교정 기준을 확인하기 위해 크로마토 그램을 분석한다. 모듈을 열고 메뉴를 파일로 이동하여 "열기"를 선택하고 대화 상자에서 파일을 선택합니다. 크로마토 그램의 피크가 표준 비율을 충전 질량에 상관 관계가 있는지 확인합니다.
    6. 500 μL를 HPLC 등급 메탄올을 그려 500 μL 유리 주사기를 청소하고 다음 m를 분배비이커에 에탄올.
    7. 유리 주사기에 HPLC 등급 메탄올 500 μL를 그려 단계 7.1.2에 따라 시스템을 세척하십시오.
    8. 매개 변수를 설정하기위한 방법의 소프트웨어 설정 모듈을 선택한다. 스캔 모드 메뉴를 선택하고 FTMS와 분석기를 식별 한 후 "확인"을 클릭합니다. 시스 가스 유량 : 10, 소스 온도 : 0, 모세관 전압 : 37 V 튜브 렌즈 : 95 V, 분무 전압 : 4.20 kV로 다음 실시간보기 스펙트럼 페이지에 다양한 아이콘을 클릭하면, 다음과 같은 파라미터를 설정할 , 흐름은 10.00 μL / 분, 분석 평가 : FTMS, 검색 수 : 150.
  2. ESI 질량 분석기에 CGGC 샘플 러닝
    1. 5 mM의 포름산 암모늄의 pH 7.5 버퍼를 실행합니다.
      1. , 500 μL 유리 주사기에 5 mM의 포름산 암모늄 버퍼의 500 μl를 놓고 MS 펌프의 주사기 크래들에 배치하고, 튜브를 연결합니다.
      2. 1 ~ 2 분 동안 튜브를 통해 버퍼를 실행합니다.
      3. 실행의 파일 이름을 설정파일 아이콘을 선택하고, 파일 이름을 입력하여.
      4. 모듈에서 획득 데이터 버튼을 선택하고 150 스캔을 수집합니다.
      5. 150 스캔이 수집 한 후 수집을 중지하려면 실행 버튼을 클릭합니다.
      6. 데이터 브라우저 모듈을 연 다음 파일 (File) 메뉴로 이동하여 "열기"를 선택하고 대화 상자에서 파일을 선택합니다. 483, 683, 1163 및 1,363m / Z에서 더 피크가 펩타이드 또는 수은 (II) -peptide 단지를 닮은 그 존재하지 않는 것을 확인합니다.
    2. 0.5 수은 (II) : CGGC 비율 솔루션 (1)을 실행합니다.
      1. 0.5 수은 (II) : 주사기로 시료의 CGGC 비율 1의 250 μl를 놓습니다.
      2. 튜브 및 주요 장치를 부착, MS 펌프의 주사기 크래들에 주사기를 놓습니다.
      3. 파일 아이콘을 선택하고 파일 이름을 입력하여 실행 파일 이름을 선택합니다.
      4. 데이터 수집 모듈에서 획득 데이터 버튼을 눌러 150 스캔을 수집하고 수집을 중지하려면 실행 버튼을 클릭합니다.
      5. 모듈을 열고 메뉴를 파일로 이동하여 "열기"를 선택하고 대화 상자에서 파일을 선택합니다. 크로마토 그램 혼자 CGGC 펩타이드에 대한 것을 포함하여 피크가 포함되어 있는지 확인합니다.
      6. 500 μL 포름산 암모늄 완충액으로 흡인하고 비이커에 포름산 암모늄 버퍼를 분배하여 주사기 씻는다.
      7. MS의 폐기물 버튼을 선택하고 튜브 500 μL 포름산 암모늄 버퍼로 3 회 세척하십시오.
      8. 비이커에 메탄올을 분배 한 후 500 ㎕를 메탄올로 흡입에 의해 주사기를 씻으십시오.
      9. 500 μL 메탄올 튜브를 한 번 플래시합니다.
      10. MS에로드를 선택 검출기 버튼을 누릅니다.
      11. 주사기에 포름산 암모늄 버퍼의 500 μl를 추가합니다.
      12. 튜브 및 주요 장치를 부착, MS 펌프의 주사기 크래들에 주사기를 놓습니다.
      13. 파일 아이콘을 선택하고, 파일 이름을 입력하여 실행하는 상기 버퍼의 파일 이름을 선택한다.
      14. 프레스취득 데이터 버튼을 누르고 150 스캔을 수집 한 다음 정지 실행 버튼을 클릭합니다.
      15. 데이터 브라우저 모듈을 열고 메뉴를 파일로 이동하여 "열기"를 선택하고 대화 상자에서 파일을 선택합니다. CGGC 실행 : 크로마토 그램 이전 수은에서 피크의 무효 확인합니다.
    3. 1 수은 (II) : CGGC 비율 솔루션 (1)을 실행합니다.
      1. 주사기에 CGGC 비율 샘플 : 1 수은 (II) : 1 250 μl를 놓습니다.
      2. 7.2.2.15 스텝 7.2.2.2에 기재 한 것과 유사한 방식으로 반복한다.
    4. 2 수은 (II) : 1을 실행 CGGC 비율 솔루션
      1. 주사기에 CGGC 농도 샘플 : 2 수은 (II) : 1 250 μl를 놓습니다.
      2. 7.2.2.15 스텝 7.2.2.2에 기재 한 것과 유사한 방식으로 반복한다.

8. Orbitrap ESI 질량 분석에 의해 반응 혼합물 및 수성 CEEC 샘플 분석

  1. ESI 질량 분석기에 시료를 실행 CEEC
    1. 반복 분석 절차 (단계 7.1-7.2) CEEC 샘플 및 다양한 화학 양론 비로 수은 (II) 및 CEEC의 반응 혼합물을 사용.

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결과

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연구는 ESI 질량 분석에 의해 두 tetrapeptides, CGGC 및 CEEC (그림 1)에 사용할 수있는 수은 펩타이드 복합 성분의 특성을 실시 하였다. CGGC 또는 CEEC 수은 (II) 착물은 수은의 혼합물의 반응에 의해 조사 하였다 (II) 및 세 개의 다른 몰비에서 펩티드 용액 : 1 : 0.5, 1 : 1 및 1 : 2 ((II) 수은 : 펩티드) . 수은의 농도 (II)는 7.5 × 10 -6 M이고 펩티드 농도는 그에 따라 변할.

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그림 1. Dicysteinyl 펩타이드 구조. dicysteinyl의 tetrapept...

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토론

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소수성 dicysteinyl의 테트라 CGGC (C 10 H 18 N 4 O 5 S 2; MW는 = 338) (도 1), 수은과 복합체를 형성한다 (II)도 2에 도시되고 표 1 또한, 펩티드 이량 체 및 삼량 체를 형성하고있다.이 점진적 반응 혼합물 중의 펩티드의 양이 증가 등. m / z에 연결된 이량 체의 값 [(2M + H) + = 677] 및 삼량 체에 의해 도시 된 바와 같이 [(3M + H)은 + = 1,015] CGGC의 티올 그룹은 실험 조건 하에서 다이 설파이드를 형성하도록 산화 않았다 . 이러한 관련 CGGC 종의 형성은이 테트라의 소수성으로 인해이 될 수 있습니다. 1 수은 (II) : 펩티드 및 1 : (II) :( 펩티드 2 수은) 이전 dicysteinyl의 트리 펩티드

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공개 사항

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보고된 작업에 대한 공개는 없습니다.

감사의 글

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

MN-S는 국립 과학 재단 (National Science Foundation)의 지원을 인정, 루이 저자는 감사 써모 피셔 과학 LTQ Orbitrap XL 질량 분석기의 사용을 위해 그린 즈 버러 노스 캐롤라이나 대학의 인조 질량 분석 시설을 인정 CHE 1011859.을 부여합니다. 저자는이 작품에 대한 유용한 제안과 의견을 그린 즈 버러 노스 캐롤라이나 대학의 다니엘 토드, 빈센트 시카 및 Brandie Erhmann 감사합니다.

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재료

이 논문에 사용된 재료 목록
이름회사카탈로그 번호댓글
수은 (II) 염화시그마 알드리치429724독성이 강한
포름산 암모늄시그마 알드리치516961
포름산시그마 알드리치F0507
수산화 암모늄피셔A512-P500
HPLC 물피셔W5-4
HPLC 아세토 니트릴피셔BP2405-1
HPLC 메탄올피셔A452-4
물

참고문헌

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