Artigo de método

Usando um espectrômetro de mobilidade de íons cíclicos para experimentos de mobilidade de íons tandem

DOI:

10.3791/63451

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20 de janeiro de 2022

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

Neste artigo

Resumo

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A espectrometria de mobilidade de íons (IMS) é um complemento interessante à espectrometria de massa para a caracterização de biomoléculas, notadamente por ser sensível ao isomerismo. Este protocolo descreve um experimento tandem IMS (IMS/IMS), que permite o isolamento de uma molécula e a geração dos perfis de mobilidade de seus fragmentos.

Resumo

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A caracterização precisa das estruturas químicas é importante para entender seus mecanismos biológicos subjacentes e propriedades funcionais. A espectrometria de massa (MS) é uma ferramenta popular, mas nem sempre é suficiente para desvendar completamente todas as características estruturais. Por exemplo, embora os carboidratos sejam biologicamente relevantes, sua caracterização é complicada por inúmeros níveis de isomerismo. A espectrometria de mobilidade de íons (IMS) é um complemento interessante porque é sensível às conformações de íons e, portanto, ao isomerismo.

Além disso, os avanços recentes melhoraram significativamente a técnica: a última geração de instrumentos IMS cíclicos oferece recursos adicionais em comparação com instrumentos lineares de IMS, como um aumento da potência de resolução ou a possibilidade de realizar experimentos de mobilidade de íons tandem (IMS/IMS). Durante o IMS/IMS, um íon é selecionado com base em sua mobilidade de íons, fragmentado e reanalisado para obter informações sobre mobilidade de íons sobre seus fragmentos. Trabalhos recentes mostraram que os perfis de mobilidade dos fragmentos contidos em tais dados IMS/IMS podem atuar como uma impressão digital de um glicano específico e podem ser usados em uma estratégia de rede molecular para organizar conjuntos de dados glicómicos de forma estruturalmente relevante.

O objetivo deste protocolo é, portanto, descrever como gerar dados IMS/IMS, desde a preparação da amostra até a calibração final da Seção Transversal de Colisão (CCS) da dimensão de mobilidade de íons que produz espectros reprodutíveis. Tomando o exemplo de um glycan representativo, este protocolo mostrará como construir uma sequência de controle IMS/IMS em um instrumento IMS Cíclico, como explicar essa sequência de controle para traduzir o tempo de chegada do IMS em tempo de deriva (ou seja, o tempo efetivo de separação aplicado aos íons) e como extrair as informações relevantes de mobilidade dos dados brutos. Este protocolo foi projetado para explicar claramente os pontos críticos de um experimento IMS/IMS e, assim, ajudar novos usuários de IMS cíclicos a realizar aquisições simples e reprodutíveis.

Introdução

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A caracterização química completa das biomoléculas é fundamental para entender suas propriedades biológicas e funcionais subjacentes. Para isso, as ciências da "omics" têm se desenvolvido nos últimos anos, visando a caracterização em larga escala de estruturas químicas em concentrações biológicas. Em proteômica e metabolômica, a MS tornou-se uma ferramenta central para desvendar a heterogeneidade estrutural encontrada na mídia biológica - notadamente graças à sua sensibilidade e capacidade de fornecer informações estruturais através de tandem MS (MS/MS). Nas estratégias de MS/MS, um íon é selecionado de acordo com sua massa, depois fragmentado, e finalmente, as massas....

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Protocolo

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NOTA: Uma visão geral do protocolo é fornecida na Figura 1. Os parâmetros utilizados para os experimentos descritos no presente protocolo podem ser encontrados na Tabela Suplementar S1 e Tabela Suplementar S2.

1. Preparação da solução amostral

NOTA: O protocolo é descrito usando um pentasacarídeo arabinoxylan (23-α-L-arabinofuranosyl-xylotetraose ou XA2XX; veja a Tabela dos Materiais) como exemplo.

  1. Preparação do solvente: 500 μM LiCl em 50:50 H2O:MeOH (vol./vol.).
    1. Pr....

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Resultados

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Um pentasacarídeo arabinoxylan, XA2XX, foi escolhido como exemplo para ilustrar este protocolo. Este composto está comercialmente disponível, mas apenas como uma mistura com outra pentasacarida arabinoxylan, XA3XX (XA3XX puro também está disponível comercialmente). As estruturas de XA2XX e XA3XX são dadas em Figura Suplementar S1. Como a razão de XA2XX e XA3XX na mistura comercial é ~50:50, uma solução a 20 μg/mL da mistura foi .......

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Discussão

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O SELECT SERIES Cyclic IMS é uma ferramenta poderosa que permite selecionar uma população de íons definida — de uma determinada mobilidade m/z e íon — sem a necessidade de separação cromatográfica a montante. O instrumento oferece a possibilidade de gerar um mapa de fragmentação bidimensional dessa população de íons, a partir do qual podem ser extraídos espectros de MS/MS e IMS/IMS. No entanto, o usuário deve observar vários pontos críticos que requerem atenção durante o processo experimental.

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Divulgações

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Os autores não têm conflito de interesses para divulgar.

Agradecimentos

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S.O. agradece à Agência Nacional de Pesquisa francesa por financiar seu Doutorado (conceder ANR-18-CE29-0006).

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Materiais

Lista de materiais utilizados neste artigo
NomeEmpresaNúmero de catálogoComentários
Mistura 33-&alfa;-L- mais 23-&alfa;-L-Arabinofuranosil-xilotetraose (XA3XX/XA2XX)Megazyme Ltd., Wicklow, IrlandaO-XAXXMIXXA2XX + mistura XA3XX
33-&alfa;-L-Arabinofuranosil-xilotetraose (XA3XX)Megazyme Ltd., Wicklow, IrlandaO-XA3XXPadrão
Pure XA3XXEppendorf Safe-Lock Tubes, 1,5 mL, Qualidade Eppendorf, incolores, 1.000 tubosEppendorf, Hamburgo, Alemanha0030120086Usado para preparar a solução estoque de carboidratos e diluição
FALCON 50 mL Polipropileno Tubo Cônico 30 x 115 mmCorning Science Mé xico S.A. de C.V., Reynosa, Tamaulipas, México352070Usado para preparar a solução estoque aquosa de cloreto de lítio LiCl 100 mM
(reagente ACS, ≥ 99%)Sigma-Aldrich Inc., Saint Quentin Fallavier, França310468Usado para dopar a amostra com o
kit de calibração IMS/Tof Major MixWaters Corp., Wilmslow, Reino UnidoSolução de calibração 186008113para MS e IMS
MassLynx 4.2 SCN1016 Release 6 (Waters Embedded Analyser Platform for Cyclic IMS 2.9.1 Release 9)Waters Corp., Wilmslow, Reino Unido721022377Software de fornecedor IMS cíclico para controle de instrumentos e processamento de dados
Metanol para HPLC PLUS ReagentesCarlo-Erba de grau gradiente, Val de Reuil, França412383Solvente de alta pureza
MS Leucina Enkephaline KitWaters Corp., Wilmslow, Reino Unido700002456Composto de referência usado para ajuste do espectrômetro de massa
SCHOTT DURAN Frasco de vidro borossilicato de 100 mLVWR INTERNATIONAL, Radnor, Pensilvânia, US218012458Usado para preparar a solução de 500 µ M LiCl em 50:50 MeOH/Água
SÉRIE SELECT Cyclic IMSWaters Corp., Wilmslow, Reino Unido186009432 Espectrômetro de massa de mobilidade iônica equipado com uma célula IMS cilical
Website: http://mzmine.github.io/Equipe de Desenvolvimento MZmine-Linkpara baixar o software MZmine
Website: https://github.com/siollivier/IM-MNINRAE, UR BIA, BIBS Facility, Nantes, França-Link para um script R interno contendo uma função de calibração CCS
de lítio

Referências

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

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

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