$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Структурная биология опирается на производстве высококачественных белков 1 и, следовательно, должен быть связан с эффективных и надежных методов для анализа белка 2,3. В нашем масс-спектрометрии (МС) лабораторию в течение института структурной биологии мы должны подтвердить первичную последовательность белков, оценить наличие мутаций и посттрансляционных модификаций, деградация белков, образец однородность и качество изотопной метки (например, дейтерированный белки для ядерного магнитного резонанса исследований 4). Поскольку структурные биологи используют ограниченный протеолиз различать структурно жесткие домены из гибких частей, мы должны надежно характеризуют такие усеченные белки с помощью MS.
Когда биомолекулы анализируют методом МС, два возможных подхода используются для мягко ионизировать такие тяжелые и неустойчивые молекулы. Электроспрей ионизации (ESI) ионизирует молекулы непосредственно изжидкая фаза 5; матрица-лазерной десорбционной ионизации (MALDI) требует, чтобы биомолекулы совместно кристаллизованный ультрафиолетовыми поглощающих органических молекул (т.е. матрицы молекул) 6.
ESI времени пролета (TOF) МС соединен с жидкостной хроматографии стало рутинной метод анализа интактных белков, поскольку это позволяет определение массы с высокой точностью (≤ 50 частей на миллион). Тем не менее, вполне восприимчивы к составу буфера для образцов (в частности, солей и моющих средств) и загрязняющих веществ (например, полимеры), которые иногда трудно устранить, в результате чего подавление сигнала аналита.
MALDI-TOF MS представляет собой эффективную альтернативу ESI-MS потому что его производительность меньшей степени зависит от буферных компонентов, моющих средств и загрязняющих веществ, а также позволяет интактного белка определение массы с достаточной точностью (≤ 500 частей на миллион) для проверки последовательности. После Proteiн пищеварение, MALDI-TOF MS может быть также использован для анализа данных, полученных пептидов для дальнейшего подтверждения первичной последовательности в так называемой "массовой дактилоскопии пептид".
В наших руках, определение массы интактных белков, которые больше, чем 100 кДа и гетерогенных (в связи с изменениями или укорочения), легче по MALDI-MS, чем ESI-MS. Это связано с отсутствием перекрывающихся государственных распределения зарядов, присутствующих в спектрах ESI. Кроме того, поскольку MALDI процесс не зависит от размера анализируемого вещества 7, такие метод дает высокую чувствительность, когда биомолекулы масса превышает 100 кДа. Замечательные анализ интактных белков проводили с использованием самодельных инструментов в период с конца 1980-х годов и в начале 1990-х годов 8-11.
MALDI-TOF может быть также использован в качестве инструмента отбора для оценки качества образцов белка, поскольку он требует меньше времени для подготовки образца и менее подвержен ИНТЕРФЕРЕНЦИЯCES из-за общих примесей (например, соли). После первой, быстрой оценки по MALDI-MS, образец может быть дополнительно проанализированы ESI-TOF для определения его массы с более высокой точностью. Кроме того, MALDI генерирует ионы, содержащие меньшее количество зарядов, чем ESI и поэтому приобретения и интерпретации MALDI данные более простым. Это позволяет студентам, работающие в структурной биологии для анализа их рекомбинантных белков сразу после краткого обучения.
Два ключевых фактора влияют на качество MALDI спектров: Матрица и техника, используемая для матрицы осаждения (например сушат капель 8 и тонкослойной 12-16,17,18). Один органическая матрица [например sinapinic кислота (SA) 19-21 или α-циано-4-гидроксикоричной кислоты (α-CHCA) 14,22,23] часто используется для MS рассмотрении интактных белков и сшитый белковых комплексов . Использование α-CHCA, группа Хаит ранее представил подробный протокол для рУслуги ремонта ультра тонкий слой до MALDI анализе растворимых и мембранных белков 14,15. Недавно Горка и соавт. Показано графита на основе целевой покрытие для улучшения MALDI анализ пептидов и белков с использованием α-CHCA качестве матрицы 24.
Здесь мы приводим простой протокол для анализа интактных белков по MALDI-TOF MS, используя смесь двух матриц: 2,5-дигидроксибензойной кислоты (DHB) и α-CHCA 25. Мы также систематически оценивать производительность смеси DHB-CHCA по сравнению с СА матрицами и α-CHCA, для контроля интактных белков. Матрица смесь позволяет лучше разрешение (то есть белковые пики гораздо острее). Кроме того, присутствие интенсивных нескольких зарядов ионов (т.е. М +2 Н 2 +, M +3 H 3 + и т.д.) обеспечивает более точное определение массы, потому что разрешение осевых инструментов MALDI-TOF выше при более низкой массы к заряду (м / з) 26. Это особенно полезно для определения молекулярной массы белков больше, чем 100 кДа.
Высокая чувствительность также достигается использованием смеси DHB-CHCA (0,5 пмоль белка с пятнами на MALDI мишени).
Как мы уже упоминали выше, важным фактором, который следует учитывать при использовании MALDI инструмент является матрицей осаждения. Laugesen и соавт. Предложили использовать DHB-CHCA смеси в первый раз 25, с использованием высушенного осаждения капель. Тем не менее, мы наблюдали лучшие результаты (например, значительно выше чувствительности), когда мы использовали тонкую метод слой, где первый слой, образованный α-CHCA, растворенную в ацетоне. Тонкий слой метод 12,27 предполагает формирование однородного субстрата матричных кристаллов на MALDI мишени, который был описан в видео Юпитер ранее 15. Затем образец наносят на этом субстрате, и, наконецДополнительный матрица осаждается (см. ниже). В этой статье, мы также показывают, как внести образец на MALDI мишени, но и как очистить цель 15, для перекристаллизации, и готовиться матрицы.
В заключение мы стремимся предоставить всю необходимую информацию для анализа интактные белки ученых (в частности, структурные биологи), которые нужно оценить качество произведенных белков в быстрой и простой способ, а кто не так хорошо знакомы с MALDI-TOF MS. По прогнозам в середине 1990-х годов 28, МС была повышенное влияние на биологических исследований, а его доступность для биологов возросла. Мы надеемся, что информация, которую мы условии будет полезно сделать MALDI-TOF доступны для биологов и ученых, которые хотели бы начать использовать масс-спектрометрии.