Artykuł metodologiczny

Badania termochemiczne trójskładnikowych kompleksów Ni(II) i Zn(II) z wykorzystaniem spektrometrii ruchliwości jonów i mas

2.1K wyświetleń

⸱

DOI:

10.3791/63722

⸱

8 czerwca 2022

 ,  ,  ,  ,  ,  , 
1Department of Chemistry, Texas A&M University-Commerce, 2Laboratoire de Chimie Théorique, Sorbonne Université

W tym artykule

Podsumowanie

Ten artykuł opisuje eksperymentalny protokół wykorzystujący elektrorozpylanie, ruchliwość jonów, spektrometrię mas, półempiryczne obliczenia kwantowe i dysocjację wywołaną zderzeniem progu o rozdzielczości energetycznej do pomiaru względnej termochemii dysocjacji powiązanych kompleksów metali trójskładnikowych.

Streszczenie

Ten artykuł opisuje eksperymentalny protokół wykorzystujący spektrometrię mas z ruchliwością jonów elektrorozpylanych (ES-IM-MS) i dysocjację wywołaną zderzeniem o rozdzielczości energetycznej (TCID) do pomiaru termochemii dysocjacji ujemnie naładowanych trójskładnikowych kompleksów [amb+M(II)+NTA]- na dwa kanały produktu: [amb+M(II)] + NTA lub [NTA+M(II)]-+ amb, gdzie M = Zn lub Ni, a NTA to kwas nitrylotrioctowy. Kompleksy zawierają jeden z alternatywnych heptapeptydów wiążących metale (amb) o pierwszorzędowych strukturach acetyl-His,1-Cys,2-Gly,3-Pro, 4-Tyr 5-His,6-Cys 7 lub acetyl-Asp 1-Cys2-Gly 3-Pro 4-Tyr 5-His 6-Cys 7, gdzie aminokwasy Aa1,2,6,7 pozycje są potencjalnymi miejscami wiązania metalu. Zoptymalizowane pod kątem geometrii stany stacjonarne kompleksów trójskładnikowych i ich iloczynów wybrano z obliczeń chemii kwantowej (obecnie półempiryczny hamiltonian PM6) poprzez porównanie ich energii elektronowych i przekrojów czynnych zderzeń (CCS) z tymi zmierzonymi przez ES-IM-MS. Na podstawie obliczeń częstotliwości PM6 parametry molekularne kompleksu trójskładnikowego i jego produktów modelują zależne od energii intensywności dwóch kanałów produktu przy użyciu konkurencyjnej metody TCID w celu określenia energii progowych reakcji, które odnoszą się do entalpii dysocjacji 0 K (ΔH0). Mechanika statystyczna, poprawki termiczne i entropijne wykorzystujące częstotliwości rotacji i drgań PM6 zapewniają entalpie dysocjacji 298 K (ΔH298). Metody te opisują procedurę EI-IM-MS, która może określić stałe termochemiczne i równowagi dla szeregu trójskładnikowych kompleksów jonów metali.

Wprowadzenie

To badanie opisuje nową technikę wykorzystującą komercyjnie dostępny spektrometr masowy ruchliwości jonów, który pozwala na określenie względnej termochemii dla dysocjacji alternatywnego trójskładnikowego kompleksu metali wiążącego metal (amb) [amb+M(II)+NTA], gdzie M = Zn lub Ni i NTA = kwas nitrylotrioctowy (Rysunek 1). Reakcje te modelują dysocjację rekombinowanego białka znakowanego przez AMB przyłączonego do metalu unieruchomionego przez NTA podczas chromatografii powinowactwa do immobilizowanego metalu (IMAC)1,2. Jako przykład, metoda ta jest opisana przy użyciu znaczników heptapeptydowych amb A i H (Rysunek 2) (wybrane z poprzednich badań3,4,5,6,7,8,9,10,11,12), które wykazują właściwości wiązania Zn(II) i Ni(II), a zatem mają potencjalne zastosowanie jako znaczniki oczyszczające. Jednak opisany proces może być wykorzystany do oceny energii termochemicznych w dowolnym układzie metaloorganicznym. Te peptydy amb mają miejsca wiązania metali w pozycjach Aa1-Aa 2 i Aa6-Aa 7, które konkurują z miejscami karboksylowymi i aminowymi NTA. Trzy centralne aminokwasy amb zapewniają element dystansowy (Gly3), zawias dla dwóch ramion (Pro4) oraz długodystansową interakcję kationów π metali (Tyr5).

Ogólny stan ładunku 1− kompleksów [amb+M(II)+NTA]- jest określany przez stan protonacji ich potencjalnych miejsc wiązania. Ponieważ występuje Ni(II) lub Zn(II) o stopniu utlenienia 2+, musi istnieć sieć trzech zdeprotonowanych ujemnie naładowanych miejsc. Modelowanie molekularne kompleksów [amb+M(II)+NTA]- przewiduje, że są to dwa protony z NTA i jeden proton z amb (tj. [amb-H+M(II)+NTA-2H]-). Kanały produktu zawierają gatunki jonowe i gatunki obojętne (tj. [NTA-3H+M(II)]- + amb lub [amb-3H+M(II)]- + NTA). W manuskrypcie "-3H" jest wykluczone w nazwach kompleksów, ale czytelnik powinien wiedzieć, że -3H jest dorozumiane. Przyrząd mierzy względne intensywności dwóch gatunków jonowych łączących masę z ładunkiem (m/z). Główną cechą analiz ES-IM-MS jest to, że umożliwiają one badanie reaktywności określonego gatunku m/z, co zostało wykorzystane tutaj i w poprzednich badaniach amb3,4,5,6,7,8,9,10,11,12.

Pozyskiwanie danych termochemicznych dla dużych kompleksów za pomocą dysocjacji wywołanej zderzeniem jest przedmiotem dużego zainteresowania13,14. Metodologie, w tym metoda kinetyczna, nie sprzyjają dopasowaniu danych do różnych energii, ani nie uwzględniają środowisk wielu kolizji15,16,17,18. W tym przypadku zastosowano metodę progowego CID (TCID), opracowaną przy użyciu tandemowej spektrometrii mas z kierowaną wiązką jonów przez Armentrouta, Ervina i Rodgersa19 do nowej platformy instrumentów ES-IM-MS wykorzystującej przewodniki jonowe o zmiennej fali. Metoda TCID pozwala na względną analizę termochemiczną dysocjacji kompleksów trójskładnikowych na ich dwa kanały produktowe i obejmuje prawo progowe opisujące transfer energii zderzenia między energią translacyjną reagenta (kompleks trójskładnikowy w tym badaniu) a obojętnym gazem docelowym (w tym przypadku argonem). Metoda obejmuje całkowanie nad wewnętrznym rozkładem energii reagenta20, rozkłady energii translacyjnej między reagentem a gazem docelowym21, oraz całkowite rozkłady momentu pędu22,23. Uwzględniono prawdopodobieństwo dysocjacji i statystyczną poprawkę Rice'a-Ramspergera-Kassela-Marcusa (RRKM) na przesunięcia kinetyczne wynikające z ograniczonego okna czasowego na obserwację produktów24. Dla dwóch niezależnych kanałów produktowych konkurencyjna metoda TCID pozwala na jednoczesne dopasowanie dwóch konkurujących ze sobą kanałów produktowych. Dysocjacja kompleksu odbywa się poprzez orbitujący stan przejściowy, który ma właściwości produktów, ale jest utrzymywany razem przez zablokowany dipol25. Metoda TCID jest włączona do programu CRUNCH 26, a działanie interfejsu użytkownika jest opisane tutaj w celu oceny termochemii dwóch kanałów dysocjacyjnych trójskładnikowych kompleksów [amb+M(II)+NTA]-. Program CRUNCH jest dostępny na żądanie od programistów26.

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Protokół

UWAGA: Rysunek 1 pokazuje przegląd protokołu.

1. Przygotowanie odczynników

  1. Kup liofilizowane peptydy amb (czystość >98%) i przechowuj je w zamrażarce w temperaturze -80 °C.
  2. Kup sześciowodny azotan(II) o czystości >99% i sześciowodny azotan niklu(II).
    UWAGA: Sześciowodny azotan niklu(II) stanowi zagrożenie dla środowiska i zdrowia.
  3. Kup kwas nitrylotrioctowy, polimery poli-DL-alaniny, ultraczysty / śladowy octan amonu, wodorotlenek amonu, lodowaty kwas octowy i acetonitryl klasy HPLC.

2. Przygotowanie roztworów podstawowych

  1. Peptydowy roztwór podstawowy amb
    1. Przygotować roztwór wodny o stężeniu 12,5 mM amb, ważąc 10-20 mg liofilizowanego peptydu przy użyciu nie mniej niż trzech cyfr znaczących i umieszczając go w probówce do mikrowirówek polipropylenowych o pojemności 1,7 ml.
    2. Dodać odpowiednią objętość wody dejonizowanej (>17,8 MΩ cm) do probówki mikrowirówkowej. Zamknij pokrywkę i dobrze wymieszaj z co najmniej 20 inwersjami.
    3. Z roztworu amb o stężeniu 12,5 mM należy utworzyć 50 μl porcji i umieścić je w oznaczonych probówkach mikrowirówkowych o pojemności 1,7 mln. Przechowywać podwielokrotne roztwory podstawowe w temperaturze -80 °C.
  2. Roztwory podstawowe dla jonów metali
    1. Przygotować wodne roztwory Zn(II) i Ni(II) o stężeniu 12,5 mM, ważąc 10-30 mg sześciowodnego azotanu metalu, używając nie mniej niż trzech cyfr znaczących i umieszczając go w probówce do mikrowirówek polipropylenowych o pojemności 1,7 ml.
    2. Dodaj odpowiednią ilość wody DI do probówki mikrowirówkowej. Zamknij pokrywkę i dobrze wymieszaj z co najmniej 20 inwersjami. Przechowywać 50 μl podwielokrotnych roztworów podstawowych w temperaturze -80 °C.
  3. Roztwory podstawowe jonów NTA
    1. Przygotować wodny roztwór NTA, ważąc 10-30 mg NTA, używając nie mniej niż trzech cyfr znaczących i umieszczając go w probówce mikrowirówkowej o pojemności 1,7 ml.
    2. Dodać odpowiednią ilość wody DI do NTA w probówce mikrowirówkowej, aby uzyskać końcowe stężenie 12,5 mM. Zamknij pokrywkę i dobrze wymieszaj z co najmniej 20 inwersjami. Przechowywać 50 μl podwielokrotnych roztworów podstawowych w temperaturze -80 °C.
  4. Roztwory podstawowe octanu amonu: Odważyć 30,8 mg octanu amonu i dodać do 40 ml wody demineralizowanej, aby otrzymać 10 mM roztworu. Dostosować pH roztworu octanu amonu do pH 7,7 za pomocą 1 mM wodorotlenku amonu.
  5. Roztwór podstawowy poli-DL-alaniny: Przygotować 1 ml, 1,000 ppm roztworu podstawowego poli-DL-alaniny (PA), rozpuszczając 1,0 mg PA w wodzie DI. Mieszaj kompleksowo. Utworzyć 50 μl porcji i umieścić je w indywidualnie oznakowanych probówkach do mikrowirówek. Przechowywać roztwór 1 000 ppm w temperaturze -80 °C.

3. Analiza dysocjacji wywołanej kolizją (CID) w elektrosprayu-ruchliwości jonów i spektrometrii mas (ES-IM-MS)

  1. Przygotuj instrument, czyszcząc rurkę wlotową ES i metalową kapilarę, wstrzykując 500 μl 0,1 M lodowatego kwasu octowego, następnie 500 μl 0,1 M wodorotlenku amonu, a na koniec 500 μl roztworu octanu amonu o pH 7,7.
  2. Upłynnić roztwór podstawowy amb o stężeniu 12,5 mM, doprowadzając go do temperatury pokojowej. Uzyskać końcowe stężenie 0,125 mM amb, wykonując dwa kolejne rozcieńczenia wodą DI. Mieszać obficie po każdym rozcieńczeniu.
  3. Skroplić roztwór podstawowy jonów metali o stężeniu 12,5 mM, doprowadzając go do temperatury pokojowej. Stwórz końcowe stężenie 0,125 mM jonów metalu, wykonując dwa kolejne rozcieńczenia wodą DI. Mieszać obficie po każdym rozcieńczeniu.
  4. Upłynnić 12,5 mM roztwór podstawowy NTA. Uzyskać końcowe stężenie 0,125 mM NTA, wykonując dwa kolejne rozcieńczenia wodą DI. Mieszać obficie po każdym rozcieńczeniu.
  5. Aby przygotować próbkę trójskładnikowego kompleksu o objętości 2 ml, dodaj 800 μl 0,125 mM roztworu NTA i 400 μl 0,125 roztworu jonów metali do probówki mikrowirówkowej o pojemności 2 ml i dokładnie wymieszaj z co najmniej 20 inwersjami. Dodać 400 μl roztworu octanu amonu (pH 7,7) i 400 μl 0,125 mM roztworu amb, dokładnie wymieszać z co najmniej 20 inwersjami i pozostawić próbkę do równowagi przez 10 minut w temperaturze pokojowej.
  6. Załadować próbkę o pojemności 2 ml do strzykawki o pojemności 2,5 ml z noskiem i wstrzyknąć próbkę do ES instrumentu za pomocą pompy strzykawkowej urządzenia o przepływie 10 μl/min.
  7. Ustaw przyrząd w ujemnym trybie IM-MS. Użyj typowych warunków pracy instrumentu27 dla tych eksperymentów w następujący sposób.
    1. Wstrzykiwać próbkę z natężeniem przepływu 10 μl/min do kapilary ES utrzymywanej pod napięciem -2 kV przy natężeniu przepływu azotu do desolwatacji 500 l/h. Ustawić temperaturę źródła ES i desolwatacji odpowiednio na 130 °C i 263 °C. Ustawić stożki do pobierania próbek i ekstrakcji odpowiednio na 25 V i 3 V.
    2. Do eksperymentów CID należy użyć kwadrupolowego analizatora mas, aby wybrać wzór izotopowy trójskładnikowego kompleksu [amb+M(II)+NTA]- przy użyciu m/z piku monoizotopowego z ustawieniami rozdzielczości niskiej masy = 4,5 i wysokiej masy = 16,5,
      UWAGA: Jony [amb+M(II)+NTA]- są przekazywane na sekwencyjne trzy przewodniki jonów fali biegnącej (fala T).
    3. Upewnij się, że fala T pułapki ma przepływ argonu 3 ml/min i ciśnienie 2.83 x 10-2 mbar. Ustaw energię zderzenia (CE) do pułapki na 5 V, aby uniknąć dysocjacji kompleksu trójskładnikowego. Niech pułapka zbierze trójskładnikowe jony złożone przed uwolnieniem (czas uwalniania 200 μs) ich do przewodnika jonów fali T ruchliwości jonów (IM) przy użyciu polaryzacji DC pułapki 14 V, co ogranicza dysocjację kompleksu przy wejściu IM do minimum.
    4. Upewnij się, że prowadnica jonów IM ma ciśnienie 0.507 mbar przy natężeniu przepływu 20 ml/min ultraczystego gazu buforowegoN2. Rampować fale T w IM o wysokości od 7 V do 30 V i prędkościach od 290 m/s do 801 m/s dla każdego początkowego i końcowego przebiegu przewodnika jonowego IM.
    5. Ustaw przepływ argonu i ciśnienie fali T transferu tak samo, jak fali T pułapki. Transferowy załamek T wykorzystano do indukowanej zderzeniem dysocjacji trójskładnikowego kompleksu [amb+M(II)+NTA]- przy użyciu transferu CE.
  8. Wybierz wzór izotopowy m/z ujemnie naładowanego kompleksu [amb+M(II)+NTA]- za pomocą kwadrupola transmisyjnego w trybie rozdzielczym.
    1. Zidentyfikuj wzór izotopowy m/z, otwierając program spektrometrii mas i wybierając Widmo. Wybierz Narzędzia > Model izotopowy. W wyskakującym okienku wymień wzór cząsteczkowy kompleksu, zaznacz pole Pokaż naładowany jon, wprowadź 1 dla ładunku ujemnego i kliknij OK.
    2. W przedstawionym wzorze izotopowym kompleksu zwróć uwagę na najniższy pik masy. W oprogramowaniu instrumentu wybierz opcję Setup > Quad Profile (Profil poczwórny). W oknie, które zostanie otwarte, wybierz opcję Ręcznie stały i wprowadź masę najniższego piku wzoru izotopowego. Kliknij Aktualizuj, a następnie Zamknij.
    3. Ponownie wybierz opcję Konfiguracja, a następnie kliknij opcję Rozwiązywanie problemów z czwórką. Zbieraj widma jonów ujemnych ES-IM-MS przyrostowo w zakresie energii zderzeń transferowych, używając 5-minutowego czasu pracy i czasu skanowania 2 s.
      UWAGA: Wstępne energie przenoszenia mogą być testowane w zakresie 26-60 V w odstępach co 2 V. Końcowy zakres badanych energii zderzeń transferowych powinien wykazywać brak dysocjacji kompleksu trójskładnikowego przy najniższej energii i całkowitą dysocjację na produkty przy najwyższej energii. Aby uzyskać wysokiej jakości analizę statystyczną, analiza ES-IM-MS powinna być przeprowadzona dla każdego kompleksu trójskładnikowego amb co najmniej 3 razy przez różne osoby i w różnych dniach w celu określenia średnich i odchyleń standardowych.

4. Analiza przekroju kolizyjnego (CCS) ES-IM-MS

  1. Oczyść rurkę wlotową ES i metalową kapilarę 500 μl 0,1 M lodowatego kwasu octowego, następnie 500 μl 0,1 M wodorotlenku amonu, a na koniec 500 μl roztworu octanu amonu o pH 7,7.
  2. Skroplić roztwór podstawowy PA o stężeniu 1000 ppm do temperatury pokojowej i wykonać dwa seryjne rozcieńczenia; rozcieńczyć do 100 ppm PA wodą DI, a następnie rozcieńczyć do 10 ppm roztworu PA przez rozcieńczenie w stosunku 1:1 wody DI i acetonitrylu klasy HPLC.
  3. Zbierać widma jonów ujemnych IM-MS próbki PA 10 ppm przez 10 minut, stosując instrumentalne warunki pracy.
    UWAGA: Natężenie przepływu wtrysku i warunki źródła ES były takie same jak w przypadku eksperymentów CID (krok 3.). Do pomiarów CCS kwadrupolowy analizator masy był w trybie nierozdzielczym i przekazywał wszystkie jony do sekwencyjnych trzech przewodników jonów fali T. Działanie przewodników jonowych fali T pułapki i fal T IM było takie samo jak w eksperymentach CID. Energia zderzenia ogniwa fali T wynosiła 4 V, aby umożliwić przejście jonów bez dysocjacji.
  4. Przygotuj każdy z kompleksów trójskładnikowych zgodnie z opisem w krokach 3.2.-3.6.
  5. Zebrać widma IM-MS każdego kompleksu trójskładnikowego przez 5 min.
    UWAGA: Użyj tych samych warunków instrumentalnych, co w kroku 4.3.
  6. Zebrać widma IM-MS jonów ujemnych z próbki PA 10 ppm przez 10 min.
    UWAGA: W oznaczaniu CCS wykorzystuje się średnią czasów przybycia kalibrów PA zebranych przed i po kompleksach trójskładnikowych amb.

5. Analiza danych CID ES-IM-MS

  1. Zidentyfikować gatunki poprzez dopasowanie teoretycznych wzorców izotopów m/z kompleksu trójskładnikowego i jego produktów do eksperymentalnych widm IM-MS.
    1. Otwórz program spektrometrii mas i wybierz Chromatogram, aby otworzyć nowe okno.
    2. W oknie Chromatogram kliknij Plik > Otwórz, aby znaleźć i otworzyć żądany plik danych IM-MS.
    3. Kliknij prawym przyciskiem myszy, przeciągnij po chromatogramie i zwolnij. Widmo MS zostanie wyświetlone w osobnym oknie Widmo.
    4. W nowym oknie wyświetlającym widma wybierz Narzędzia > Model izotopowy. Pojawi się małe okienko. Wprowadź wzór cząsteczkowy gatunku amb, zaznacz pole Pokaż naładowany jon i wprowadź żądany stan naładowania. Kliknij OK.
    5. Aby rozróżnić wszystkie gatunki w widmie IM-MS, powtórz ten proces w oknie widma i zapisz ich zakres izotopów m/z.
  2. W przypadku trójskładnikowego kompleksu amb i jego produktów należy użyć ich zakresu izotopów m/z do ich identyfikacji i wyodrębnienia ich rozkładów czasu przybycia (ATD).
    1. Otwórz oprogramowanie do separacji ruchliwości jonów i wybierz Plik > Otwórz, aby znaleźć i otworzyć plik danych.
    2. Kliknij lewym przyciskiem myszy i przeciągnij myszą, aby powiększyć zakres izotopów m/z kompleksu trójskładnikowego [amb+M(II)+NTA]-.
    3. Korzystając z narzędzia Zaznaczanie, kliknij lewym przyciskiem myszy i przeciągnij, aby wybrać określony zakres izotopów dla [amb+M(II)+NTA]- zgodnie z opisem w kroku 5.1. Kliknij przycisk Zaakceptuj bieżący wybór.
    4. Aby wyeliminować wszelkie przypadkowe gatunki m/z lub sygnał tła, użyj narzędzia Zaznaczanie, aby wybrać ATD związane z kompleksem trójskładnikowym. Kliknij przycisk Zaakceptuj bieżący wybór.
    5. Aby wyeksportować plik ATD do oprogramowania do spektrometrii mas, przejdź do Plik > eksport, a następnie kliknij Zachowaj czas dryftu. W razie potrzeby zmień nazwę pliku i zapisz go w odpowiednim folderze.
  3. Poprzez całkowanie obszaru pod wyodrębnioną krzywą ATD określić względną intensywność gatunku.
    1. W oknie Chromatogram otwórz zapisany wyeksportowany plik z oprogramowania do separacji ruchliwości jonów. Wybierz opcję Proces, a następnie pozycję Integruj. Użyj ustawienia amplitudy między szczytami 20 i kliknij OK.
    2. Zapisać zintegrowany obszar, jak pokazano w oknie chromatogramu. Powtórz kroki 5.2.2.-5.2.5. dla dwóch produktów, a mianowicie [NTA+M(II)]- i [amb+M(II)]-.
    3. Powtórzyć kroki 5.2.1-5.3.2 dla każdej zarejestrowanej energii zderzenia transferowego.
  4. Wykorzystaj zintegrowane obszary ATD dla kompleksu trójskładnikowego [amb+M(II)+NTA]- i dwóch produktów [NTA+M(II)]- i [amb+M(II)]- w każdym punkcie energii zderzenia transferu, aby znormalizować do względnej skali procentowej.
    1. Utwórz arkusz kalkulacyjny, wprowadzając tożsamości kompleksu trójskładnikowego i jego iloczynów oraz ich zintegrowane ATD przy każdej energii zderzenia.
    2. Dla każdej energii zderzenia wykorzystaj sumę zintegrowanych ATD dla [amb+M(II)+NTA]-, [NTA+M(II)]- i [amb+M(II)]-, aby znormalizować ich indywidualne ATD do względnej skali procentowej.
    3. Na podstawie powtórzonych pomiarów TCID znajdź średnią i odchylenia standardowe każdego punktu danych. Przelicz energię zderzenia przeniesienia lab-frame (Elab) na energię zderzenia środka masy (Ecm), używając średnich mas gazu zderzeniowego argonu (m Ar) i kompleksu trójskładnikowego (kompleks m): Ecm = Elab (mAr)/(mAr + mcomplex).
      UWAGA: Ecm reprezentuje maksymalną energię ze zderzenia z gazem argonowym, która jest dostępna do dysocjacji kompleksu trójskładnikowego.
    4. Wykreśl średnią i odchylenie standardowe poszczególnych procentowych intensywności [amb+M(II)+NTA]-, [NTA+M(II)]- i [amb+M(II)]- na wykresie względnej intensywności (%) w funkcji energii zderzenia środka masy (eV), aby pokazać, jak zmienia się względna intensywność gatunków w funkcji energii zderzenia.

6. Analiza średnich czasów przybycia do celu określenia przekrojów kolizyjnych (CCS)

  1. Otwórz oprogramowanie do separacji ruchliwości jonów i plik zawierający widmo IM-MS próbki PA o stężeniu 10 ppm pobranej z energią zderzenia transferowego ustawioną na 4 V. Wyodrębnić ATD każdego z pojedynczych ujemnie naładowanych gatunków PA i wyeksportować pliki do oprogramowania do spektrometrii mas, korzystając z opcji Zachowaj czas dryftu (patrz krok 5.2.5.). Powtórz te czynności dla drugiego pliku kalibrów PA.
  2. Otwórz oprogramowanie do separacji ruchliwości jonów. Użyj opcji File > Open, aby otworzyć jeden z plików zawierających widma IM-MS trójskładnikowych kompleksów amb zarejestrowanych między kalibrami PA. Wyodrębnij ATD każdego z kompleksów trójskładnikowych i wyeksportuj ich pliki do oprogramowania do spektrometrii mas za pomocą opcji Zachowaj czas dryftu (patrz krok 5.2.5.).
  3. Użyj metody kalibracji przekroju poprzecznego28, aby obliczyć CCS kompleksu trójskładnikowego i jego iloczynów.
    1. W arkuszu kalkulacyjnym oblicz skorygowany CCS (Ωc) dla każdego z pojedynczych ujemnie naładowanych gatunków PA z ich CCS (Ω)29,30 mierzone w Gazie buforowym helu31 za pomocą równania 1, gdzie z = ładunek kompleksu trójskładnikowego, ec = 1,602 x 10−19 C; mN2 = masa azotu (u), a mion = masa kompleksu trójskładnikowego28.
      figure-protocol-1 (1)
    2. Znajdź czasy dryftu (tD) kalibrantów PA i kompleksów trójskładnikowych, najpierw uzyskując średnie czasy przybycia (tA) z maksimów odpowiednich krzywych ATD, a następnie stosując równanie 2, gdzie c = współczynnik opóźnienia detektora (1,41 ms; sprawdź przyrząd, ponieważ może się on różnić w zależności od instrumentu), a m/z = stosunek masy do ładunku trójskładnikowego kompleksu kalibru PA lub amb.
      tD =tA figure-protocol-2 (2)
    3. Utwórz wykres, wykreślając tD kalibrów PA w funkcji Ωc. Następnie, korzystając z równania 3, dopasuj dane za pomocą regresji metodą najmniejszych kwadratów, aby znaleźć stałe A' i B, gdzie A' koryguje pole elektryczne, temperaturę i ciśnienie w instrumencie, a B koryguje nieliniowe zachowanie urządzenia IM fali T.
      Ωc = A' tDB (3)
    4. Wykorzystując stałe A' i B oraz wartość tD trójskładnikowych kompleksów amb, oblicz ich Ωc, korzystając z równania 3, a ich Ω, korzystając z równania 1. Wartości CCS oszacowane tą metodą mają błędy bezwzględne wynoszące około 2%29.

7. Metody obliczeniowe

  1. Użyj półempirycznej metody PM632 zaimplementowanej w oprogramowaniu do modelowania strukturalnego i obliczeniowego33, aby zlokalizować zoptymalizowane pod kątem geometrii konformery trójskładnikowych kompleksów [amb+M(II)+NTA]- oraz pary jonów i iloczynów obojętnych: [amb+M(II)]- + NTA i [NTA+M(II)]- + amb zaobserwowane w eksperymentach CID. Zapoznaj się z użyciem wizualizatora obliczeń w pliku uzupełniającym, aby uzyskać szczegółowe informacje na temat opracowywania i przesyłania obliczeń.
    UWAGA: W przypadku obecnych systemów metoda PM6 poprawnie odtworzyła dane eksperymentalne, ale ogólnie rzecz biorąc, można zastosować dowolną metodę chemii kwantowej, która jest wiarygodna i obliczeniowo wykonalna.
  2. Przeprowadzaj optymalizacje geometrii i obliczenia częstotliwości na wielu różnych strukturach początkowych, aby zbadać różne konformacje, stany protonacji i potencjalne miejsca wiązania. Zapisz energie elektronowe + punktu zerowego każdego z zlokalizowanych punktów stacjonarnych dla każdego z kompleksów trójskładnikowych i ich produktów.
    UWAGA: Struktury wyjściowe dla optymalizacji geometrii powinny badać różne możliwe kombinacje miejsc wiązania i układów konformacyjnych. Początkowe struktury były oparte na wcześniej zlokalizowanych B3LYP34 [amb+M(II)]- conformers3,4,6. Dla [amb+M(II)+NTA]-, NTA był pozycjonowany tak, aby konkurować z podstawnikami amb w Aa1-Aa 2-Aa 6-Aa 7 i końcem karboksylowym dla stanu spinu singletowego Zn(II) lub stanu spinu trypletowego Ni(II).
  3. Użyj programu, który może wykonać dokładne pomiary przekroju czynnego zderzenia mierzone w helowym gazie buforowym (CCSHe) przy użyciu współrzędnych atomowych z tych obliczeń kwantowo-chemicznych35.
    UWAGA: Programy opracowane do obliczania dokładnego CCSHe ze struktur peptydowych zlokalizowanych za pomocą obliczeń chemii kwantowej obejmują MobCal36 i HPCCS37,38.
  4. Wybierz konformer o najniższej energii wykazujący CCS Lennarda-JonesaHe, który zgadza się z CCSHe mierzonym przez IM-MS w celu wyboru struktur kompleksów trójskładnikowych i produktów dysocjacji, które mają zostać uwzględnione w poniższym modelowaniu CRUNCH.

8. Modelowanie CRUNCH

  1. Utwórz plik tekstowy w formacie opisanym w sekcji dyskusji ("Format wejściowego pliku tekstowego CRUNCH").
    UWAGA: Plik zawiera następujące kolumny: (−1) energia zderzenia środka masy (Ecm), (1) średnia względnej intensywności iloczynu [amb+M(II)]-, (2) odchylenie standardowe intensywności [amb+M(II)]- intensywności, (3) średnia względnej intensywności iloczynu [NTA+M(II)]- oraz (4) odchylenie standardowe intensywności [NTA+M(II)]- intensywności.
  2. Modelowanie intensywności zależnych od Ecm dwóch kanałów reakcji [amb+M(II)+NTA]- do [amb+M(II)]- + NTA i [amb+M(II)+NTA]- do [NTA+M(II)]- + amb za pomocą techniki TCID w programie CRUNCH.
    UWAGA: Użyj częstotliwości drgań i rotacji PM6 dla kompleksu trójskładnikowego oraz dwóch kanałów jonowych i neutralnych produktów. Użyć średnich mas kompleksu trójskładnikowego, gazu zderzeniowego argonu oraz produktów jonowych i obojętnych. Użyj wartości z obliczeń PM6 lub bazy danych NIST dla polaryzowalności (Å3) i momentów dipolowych (Debye) dla produktów neutralnych.
    1. Z menu głównego CRUNCH otwórz plik tekstowy (. GB5) zawierające względne intensywności produktów zależne od Ecm. Odpowiedz Nie, aby odczytać parametry.
    2. Z menu głównego CRUNCH wybierz Modelowanie > Ustaw wszystkie parametry. Z opcji modelu reakcji wybierz domyślną opcję Threshold CID, a następnie RRKM z całkowaniem nad rozkładem transferu energii trójskładnikowego kompleksu20, wprowadź 2 dla modelowanych niezależnych kanałów produktu i wybierz opcję Oblicz przekroje poprzeczne. Wprowadź Nie, aby dowiedzieć się, czy dowolne dwa kanały produktu mają tę samą masę jonów?
    3. Dla kanału produktu # 1 wprowadź kolumnę [1] dla danych eksperymentalnych produktu [amb+M(II)]-, kolumnę [2] dla odchyleń standardowych produktu [amb+M(II)]-, kolumnę [5] dla niezawiłego przekroju poprzecznego modelu i kolumnę [6] dla przekroju poprzecznego modelu splotowego. Wprowadź 0 dla reszt fit.
      UWAGA: Te numery kolumn odpowiadają kolumnom w pliku wejściowym w kroku 8.1. zgodnie z opisem w dyskusji ("Format pliku tekstu wejściowego CRUNCH").
    4. Dla kanału produktu # 2 wprowadź kolumnę [3] dla danych eksperymentalnych produktu [NTA+M(II)]-, kolumnę [4] dla odchyleń standardowych produktu [NTA+M(II)-], kolumnę [7] dla niezawiłego przekroju poprzecznego modelu i kolumnę [8] dla przekroju poprzecznego modelu splotowego. Wprowadź wartość 0 dla reszt dopasowania.
    5. Jako typ modelu niezawiłego wybierz przekrój czynny 0 K (z uwzględnieniem przesunięcia kinetycznego), który obejmuje statystyczną poprawkę RRKM przesunięć kinetycznych spowodowanych oknem czasowym 50 μs od komórki zderzeniowej do detektora TOF18.
    6. Dla opcji konwolucji wybierz podwójną całkę Tiernana, która obejmuje konwolucję nad rozkładami energii translacyjnej między trójskładnikowym jonem złożonym a gazem zderzeniowym argonu21.
    7. Jako metodę całkowania numerycznego wybierz kwadraturę Gaussa z zapisanymi wcześniej przekrojami poprzecznymi, a następnie liczbę punktów całkowania = 32, liczbę odchyleń standardowych = 3,0 i liczbę odchyleń standardowych dla drugiej całki = 3,0.
    8. Masa trójskładnikowego jonu (u) jest odczytywana automatycznie z . GB5, po którym następuje masa gazu zderzeniowego (39,948 dla argonu); użyj wartości domyślnych 0.20 eV dla FWHM wiązki jonów i 298.15 K dla temperatury gazu. Program automatycznie wczytuje minimalną i maksymalną energię zderzenia środka masy z . Plik tekstowy GB5; Użyj wartości domyślnej dla minimalnego przyrostu energii.
    9. Użyj wartości domyślnej dla współczynnika skalowania Sig0, Nie dla zezwolenia na skalowanie poszczególnych kanałów produktu oraz wartości domyślnych dla N i M. Jako metodę obliczania g(i) wybierz całkowanie nad ro-drgań gęstości stanów, która obejmuje wewnętrzny rozkład energii20 kompleksu trójskładnikowego [amb+M(II)+NTA]-.
    10. Z opcji wprowadzania parametrów molekularnych wprowadź G, aby odczytać plik modelowania strukturalnego33 z częstotliwościami drgań i rotacji PM6 kompleksu trójskładnikowego. Odpowiedź: Tak na pytanie, czy jeden z reagentów jest atomowy? Wpisz lokalizację i nazwę pliku modelowania.
      UWAGA: Inne opcje wprowadzania częstotliwości drgań i rotacji to odczyt pliku parametrów, który będzie odczytywał parametry z pliku tekstowego, lub edycja/wprowadzanie stałych, co pozwala na ręczne wprowadzenie każdego parametru.
    11. Wyskaluj częstotliwości przy użyciu zalecanego przez NIST współczynnika skalowania PM6 (1,062). Więcej szczegółów na temat skalowania można znaleźć w dyskusji ("Skalowanie współczynników dla częstotliwości drgań"). Liczba atomów w kompleksie trójskładnikowym jest odczytywana z pliku. Odpowiedź Nie na czy cząsteczka jest liniowa? Wprowadź opis reagentów (np. H+Zn+NTA- + Ar).
    12. Wprowadź 1 dla ładunku jonowego i 1,664 dla polaryzowalności argonu gazowego39. Masa jonu i masa celu dotyczą odpowiednio kompleksu trójskładnikowego i argonu i są automatycznie odczytywane z . Plik tekstowy GB5. Wprowadź 0 dla drgań harmonicznych.
      UWAGA: Poniższe opcje służą do wyboru różnych współczynników skalowania dla wysokich lub niskich częstotliwości drgań. Wprowadź 1,062 dla wysokich częstotliwości i 0,0 dla niskich częstotliwości (patrz dyskusja: współczynniki skalowania dla częstotliwości drgań). Pokazane są skalowane częstotliwości. Wybierz wartość 0, aby wybrać opcję Bez zmian.
    13. Naciśnij Enter, aby odczytać stałe obrotowe 1-D i 2-D z pliku modelowania konstrukcyjnego33 wprowadzonego w kroku 8.2.10. Należy wybrać wartości domyślne 0 dla obróbki wirnika z utrudnieniem i 1 dla symetrii cząsteczek.
      UWAGA: Program pokazuje wprowadzone dane; naciśnij Enter, aby nie wprowadzać zmian.
    14. Wybierz domyślne 300 K dla temperatury reagenta. Wybierz Całkowanie dla metody zmniejszania gęstości tablicy stanów. Wybierz opcję Tak, aby obciąć dystrybucję energii. Wprowadź 40000 cm−1 dla maksymalnej energii do dystrybucji, 2.0 cm−1 dla rozmiaru pojemnika i 32 dla liczby punktów w dystrybucji energii.
      UWAGA: Naciśnij Enter 2x i sprawdź, czy obcięta tablica 32-punktowa ma zaludnienie >0,9. Jeśli >0,9, wprowadź wartość Nie, aby zmienić pojemniki lub współczynnik kondensacji. Jeśli <0,9, wprowadź Tak i zmień maksymalną energię do dystrybucji i/lub rozmiar pojemnika.
    15. W polu Parametry modelu TCID/RRKM wybierz opcję Tak dla opcji Zmień, wprowadź 0 dla ustalonego czasu i 0,000050 s jako górny limit okna wykrywania. W przypadku zastosowanego instrumentu jest to czas potrzebny jonom na podróż z komory kolizyjnej do detektora TOF i jest obliczany za pomocą równania 2.
    16. W przypadku cząsteczki energetyzowanej wprowadź C, aby skopiować wartości z już wprowadzonych reagentów. Wprowadź −1 dla źródłowego stanu przejścia (TS), 0 dla docelowego TS i P, aby kontynuować.
    17. W przypadku kanału produktu 1 wybierz 1 dla pojedynczego stanu przejścia z opcji kanału dysocjacji i 0 dla braku dla sekwencyjnej dysocjacji. Jako typ stanu przejścia wybierz 1 dla orbitowania.
    18. Wybierz G, aby odczytać pliki programu do modelowania, które zawierają parametry obrotowe i drgania PM6 dla produktów [amb+M(II)]- + NTA. Wprowadź Nie, ponieważ jest jednym z gatunków PSL TS atomowym? Wprowadź lokalizację i nazwę pliku [amb+M(II)]-. Użyj 1.062 dla częstotliwości skali, naciśnij Enter dla liczby atomów i wprowadź Nie, aby uzyskać informacje o tym, czy cząsteczka jest liniowa?
    19. Wprowadź lokalizację i nazwę pliku modelowania, który zawiera częstotliwości drgań i obrotów produktu NTA. Użyj 1.062 dla częstotliwości skali, naciśnij Enter dla liczby atomów i wprowadź Nie, aby uzyskać informacje o tym, czy cząsteczka jest liniowa? Wprowadź opis orbitującego TS, np. H+Zn-... NTA.
    20. Wprowadź 1 dla ładunku jonu [amb+M(II)]- i wprowadź polaryzowalność (16.12 A3) i moment dipolowy (4.6183 Debye) NTA. Wybierz 0 K dla temperatury obrotowej i zablokowany dipol dla traktowania stanu przejściowego orbity. Wprowadzić średnie masy (u) jonu [amb+M(II)]- i NTA.
    21. Wprowadź wartość 0 dla drgań harmonicznych. Wprowadź 1,062 dla wysokich częstotliwości i 0,0 dla niskich częstotliwości. Zobacz sekcję dyskusji, aby uzyskać więcej informacji na temat częstotliwości skalowania; Pokazane są skalowane częstotliwości. Wybierz wartość 0, aby wybrać opcję Bez zmian. Naciśnij Enter, aby odczytać stałe obrotowe 1-D i 2-D z plików modelowania. Wybierz 0 dla wirników z przeszkodą, 1 dla symetrii cząsteczek i 1 dla degeneracji reakcji. Wprowadź opcję Bez zmian.
    22. W przypadku kanału produktu 2 wybierz 1 dla pojedynczego stanu przejścia, 0 dla braku dla sekwencyjnej dysocjacji i 1 dla orbitowania dla typu stanu przejścia.
    23. Wybierz G, aby wczytać pliki modelowania, które zawierają parametry obrotowe i drgania PM6 dla produktów [NTA+M(II)]- i amb. Wprowadź Nie, ponieważ jest jednym z gatunków PSL TS atomowym? Wpisz lokalizację i nazwę pliku modelowania [NTA+M(II)-.
    24. Użyj 1.062 dla częstotliwości skali, naciśnij Enter, aby odczytać liczbę atomów, i wprowadź N, aby uzyskać informacje o tym, czy cząsteczka jest liniowa? Wpisz lokalizację i nazwę pliku modelowania amb. Użyj 1.062 dla częstotliwości skali, naciśnij Enter dla liczby atomów i wprowadź N, aby uzyskać informacje o tym, czy cząsteczka jest liniowa?
    25. Wprowadź opis orbitującego TS (np. NTA+Zn-... Wprowadź 1.0 dla ładunku jonu [NTA+M(II)]- i wprowadź polaryzowalność (Å3) oraz moment dipolowy (Debye) amb. Wybierz 0.0 K dla temperatury obrotowej i zablokowany dipol dla traktowania orbitalnego stanu przejściowego. Wprowadzić średnie masy (u) produktów [NTA+M(II)]- i amb.
      UWAGA: Plik wyjściowy zawiera polaryzowalność i momenty dipolowe amb. Polaryzowalność jest w jednostkach Bohra3 i musi zostać przeliczona na jednostki A3.
    26. Wprowadź wartość 0 dla drgań harmonicznych. Wprowadź 1,062 dla wysokich częstotliwości i 0 dla niskich częstotliwości. Zobacz dyskusję, aby uzyskać więcej informacji na temat częstotliwości skalowania. Pokazane są skalowane częstotliwości. Wybierz wartość 0, aby wybrać opcję Bez zmian. Naciśnij Enter, aby odczytać stałe obrotowe 1-D i 2-D z plików modelowania. Wybierz 0 dla wirników z przeszkodą, 1 dla symetrii cząsteczek i 1 dla degeneracji reakcji. Nie wprowadź żadnych zmian.
    27. Aby obsłużyć nieaktywne obroty 2-W, wybierz domyślne opcje statystycznego rozkładu momentu pędu i zintegruj P(E,J) przez rozkład J. Użyj domyślnej wartości 32 w liczbie punktów w całkowaniu.
      UWAGA: Te wybory wybierają metodę całkowania dla całkowitych poziomów momentu pędu J16, 17. Wynikowe dane wyjściowe pozwalają badaczowi sprawdzić, czy wszystkie dane wejściowe są poprawne.
    28. Wybierz energię aktywacji względem naenergetyzowanej cząsteczki i wprowadź energię względną (eV) dla kanału produktu 1, który jest bliski energii progowej obserwowanej na wykresie względnej intensywności w funkcji energii zderzenia środka masy iloczynu [amb+M(II)]- (Rysunek 4).
    29. Dla kanału produktu 2 wprowadź energię względną (eV), która jest bliska energii progowej obserwowanej na wykresie intensywności w funkcji energii zderzenia środka masy iloczynu [NTA+M(II)]-. Aby obliczyć liczbę stanów dla każdego kanału produktu, użyj rozmiaru pojemnika 2,0. Naciśnij Enter, a następnie Nie, aby kontynuować.
    30. Z menu Model wybierz opcję Optymalizuj parametry, aby dopasować dane, a następnie wprowadź odpowiednio minimalną i maksymalną energię, aby rozpocząć i zakończyć dopasowanie danych.
      UWAGA: Użyj małego zakresu energii, który obejmuje progi obu kanałów. Więcej szczegółów można znaleźć w dyskusji: zakres energii dla dopasowania wybranego modelu TCID do danych eksperymentalnych.
    31. Wybierz -1 dla eksperymentalnych odchyleń standardowych trybów ważenia. Na podstawie danych wybierz minimalne dopuszczalne odchylenie standardowe, zwykle od 0,01 do 0,001. Wybierz wartość Nie, aby zoptymalizować skalowanie poszczególnych kanałów i 0, aby określić liczbę iteracji.
      UWAGA: Alternatywą dla stosowania odchyleń standardowych jest opcja statystyczna.
    32. Użyj wartości domyślnej dla limitu zbieżności E0 i wybierz opcję Nie, aby zachować dowolny parametr na bieżącej wartości. Wprowadź 0,5 i 2,0 eV dla dolnej i górnej granicy, aby uniknąć niepowodzenia optymalizacji i wybierz centralną różnicę skończoną dla metody oceny pochodnej. Użyj wartości domyślnej dokładności numerycznej i wybierz opcję Nie, aby zmienić rozmiary kroków pochodnych.
      UWAGA: Alternatywną metodą jest wybranie opcji Tak, aby zachować dowolny parametr o bieżącej wartości. Metoda ta jest opisana w dalszej części dyskusji: optymalizacja parametrów.
    33. Z menu Optymalizacja wybierz opcję rozpocznij optymalizację. Program CRUNCH zoptymalizuje wybrany model TCID do danych eksperymentalnych.
      UWAGA: Jeśli optymalizacja nie znajdzie satysfakcjonujących dopasowań, z menu zmian spróbuj zmienić zakres energii, aby objąć tylko kilka pierwszych intensywności rosnących od progów. Po znalezieniu rozsądnego dopasowania zwiększ zakres energii i dopasuj ponownie. Inne opcje, które mogą pomóc w znalezieniu dopasowań do danych, obejmują wybór przechowywania dowolnego parametru o bieżącej wartości w zoptymalizowanych parametrach i zmianę opcji ważenia w wagach. Zapoznaj się z dyskusją, aby zapoznać się z tymi opcjami.
    34. Po znalezieniu modelu pasującego do danych naciskaj Enter, aż pojawi się menu Model. Jeśli tylko część zakresu energii danych eksperymentalnych jest dopasowana do modelu TCID, wybierz opcję Oblicz i splot modelu, aby rozszerzyć dopasowanie modelu na wszystkie eksperymentalne energie zderzeń.
    35. W menu Model wybierz Delta H i S w T.
      UWAGA: Niezawiły model CRUNCH wiąże energie progowe 0 K z entalpiami 0 K (ΔH0) dysocjacji kompleksu trójskładnikowego na dwa niezależne kanały produktu (Tabela 2). Entalpie 298 K (ΔH, 298) i swobodne energie Gibbsa (ΔG, 298) dysocjacji są również wyprowadzane za pomocą mechaniki statystycznej, poprawek termicznych i entropii przy użyciu reagenta i produktów: częstotliwości obrotowych i wibracyjnych PM6.

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Wyniki

Konkurencyjna dysocjacja trójskładnikowych kompleksów A i H [amb+M(II)+NTA]- na [amb+M(II)]- + NTA lub [NTA+M(II)]- + amb, jest pokazana w Rysunek 3. Amb jest pokazany jako A lub H, a M = Zn lub Ni. Trójskładnikowy kompleks [A+Zn(II)+NTA]- (Rysunek 3A) wykazuje pozorne progi energii zderzenia około 0,7 eV (CE) do wytworzenia [A+Zn(II)]- i około 0,9 eV do wytwor...

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Dyskusja

Kroki krytyczne
Analizy dysocjacji wywołanej kolizją (TCID) ES-IM-MS. TCID wykorzystał komórkę fali T do przenoszenia w obecności argonu jako ogniwa zderzeniowego. Przed dysocjacją jony prekursorowe są termizowane przez niskoenergetyczne zderzenia z gazowym azotem, gdy przechodzą przez komórkę ruchliwości jonów (IM). Powoduje to, że TCID o większej rozdzielczości energetycznej jest bardziej powtarzalny niż w przypadku użycia pułapki jako komórki zderzeniowej...

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Oświadczenia

Autorzy nie mają do ujawnienia konfliktu interesów.

Podziękowania

Ten materiał jest oparty na pracach wspieranych przez National Science Foundation w ramach 1764436, programu NSF REU (CHE-1659852), wsparcia instrumentów NSF (MRI-0821247), Stypendium Fizyki i Astronomii dla Sukcesu (PASS) projektu NSF (1643567), Fundacji Welch (T-0014), oraz zasobów obliczeniowych z Departamentu Energii (TX-W-20090427-0004-50) i L3 Communications. Autorzy dziękują Kentowi M. Ervinowi (University of Nevada - Reno) i Peterowi B. Armentroutowi (University of Utah) za podzielenie się programem CRUNCH i za porady dotyczące dopasowania od PBA. Autorzy dziękują grupie Michaela T. Bowera z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Santa Barbara za udostępnienie programu Sigma.

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Materiały

Lista materiałów użytych w tym artykule
NazwaFirmaNumer katalogowyKomentarze
Acetonitryl klasy HPLCFisher Scientific (www.Fishersci.com)A998SK-4
Alternatywne peptydy wiążące metale (amb)Peptydy zaprojektowane przez PepmicCo (www.pepmic.com)zostały zsyntetyzowane na zamówienie
Octan amonu (ultraczysty)VWR97061-014
Wodorotlenek amonu (klasa metalu śladowego)Fisher Scientific (www.Fishersci.com)A512-P500
Driftscope 2.1 oprogramowanieWaters (www.waters.com)program do analizy oprogramowania
Gaussian 09Gaussianmodelowania struktury elektronicznej
GaussianInterfejs graficzny do wizualizacji obliczeń
Lodowaty kwas octowy (gatunek Optima)Fisher Scientific (www.Fishersci.com)A465-250
Metoda Lennarda-Jonesa (LJ)SigmaMichael T. Bowers z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Santa Barbara
MassLynx 4.1Waters (www.waters.com)oprogramowanie do analizy
Probówki do mikrowirówekVWR87003-2941,7 mL, polipropylenowe
probówki do mikrowirówekVWR87003-2982,0 mL, polipropylen
Azotan Ni(II) sześciowodny (czystość 99%)Sigma-Aldrich (www.sigmaaldrich.com)A15540
Poli-DL-alaninaSigma-Aldrich (www.sigmaaldrich.com)P9003-25MG
Wody Synapt G1 HDMSWody (www.waters.com)  kwadrupol - ruchliwość jonów - spektrometr masowy czasu przelotu
Zn(II) azotan sześciowodny (99%+ czystość)Alfa Aesar (www.alfa.com)12313
Oprogramowanie do GaussView grupa

Bibliografia

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

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Przedruki i uprawnienia

Poproś o pozwolenie na ponowne wykorzystanie tekstu lub ilustracji tego artykułu JoVE

Poproś o pozwolenie

Tagi

Ternarne kompleksy metalidysocjacja indukowana zderzeniem z progiemanaliza termochemicznakompleks kwasu nitrilotrioctowegokompleksy niklukompleksy cynkuobliczenia chemii kwantowejwi zanie metali przez peptydyprzekr j czynny zderze

Powiązane artykuły