Spectrométrie de masse

Biochemistry

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Summary

En spectrométrie de masse en tandem une biomolécule d’intérêt est isolée d’un échantillon biologique et puis fragmentée en plusieurs sous-unités afin d’aider à expliquer sa composition et la séquence. Ceci est accompli en ayant des spectromètres de masse en série. Le premier spectromètre s’ionise un échantillon et filtre des ions de masse spécifique pour charger le rapport. Ions filtrées sont ensuite fragmentées et passées à un spectromètre de masse deuxième où les fragments sont analysées.

Cette vidéo présente les principes de la spectrométrie de masse, y compris les méthodes de sélection et de dissociation à-rapport de masse. Également montré est une procédure générale pour analyser un composé biochimique par spectrométrie de masse en tandem avec dissociation induite par collision. La section applications couvre réaction sélection, surveillance, détermination des modifications après traduction protéiques et la détection de concentrations de tacrolimus dans le sang.

Liens de spectrométrie de masse tandem ensemble plusieurs étapes de spectrométrie de masse d’abord isoler une biomolécule et ensuite déterminer les aspects de sa composition chimique. Biomolécules ont des structures complexes, rendant difficile de déterminer leur composition moléculaire. Spectrométrie de masse sélectionne une molécule d’intérêt qui est ensuite fragmentée en plusieurs sous-unités, ce qui peuvent aider à expliquer son identification et séquence. Cette vidéo va expliquer les notions de spectrométrie de masse, une procédure générale et certaines de ses utilisations en biochimie.

Spectrométrie de masse commence comme un instrument typique de mass spec : avec une source d’ions, qui convertit l’échantillon en ions et un analyseur de masse, qui sépare les ions basées sur leur rapport masse-à-charge. Un analyseur de masse commun, le quadripôle, permet seulement des ions avec un ratio spécifique, tandis que les autres se bloquer dans les tiges de l’appareil. Les espèces autorisées, appelé l’ion précurseur, sont la biomolécule d’intérêt. L’ion se déplace dans une cellule de collision, généralement un autre quadripôle, où l’énergie est appliquée à fragmenter l’ion dans un schéma prévisible.

Ces fragments se déplacent dans un autre analyseur de masse, comme un temps de vol, qui sépare ces ions « produits ». Les ions produits sont ensuite envoyées au détecteur, comme un instrument de MS normal. Dans le cas d’une protéine inconnue, le spectre résultant contient de nombreux fragments qui se chevauchent, ce qui rend une séquence complète définitive de la biomolécule difficile à générer. Toutefois, le modèle spectral est unique pour une protéine donnée. Logiciel d’analyse compare le spectre d’une base de données de séquences de peptides connus, élucider la protéine inconnue des fragments qui se chevauchent.

Selon l’échantillon et le degré de fragmentation, plusieurs méthodes de fragmentation sont possibles. Fragmentation modèles dépendent de la façon dont l’énergie est transférée, son montant et comment elle est distribuée par l’intermédiaire de l’ion précurseur. L’énergie peut être transférée via des particules neutres, rayonnement ou électrons. À l’aide d’atomes neutres, un processus appelé dissociation induite par collision ou CID, s’attache principalement à la liaison peptidique entre les acides aminés, idéales pour leur identification.

Maintenant que les bases de la technique ont été couverts, regardons CID spectrométrie de masse servant à étudier une composante des enveloppes de la cellule bactérienne.

Comme avec toutes les expériences de spectrométrie de masse, la première étape est d’ioniser l’échantillon. Pour les biomolécules, c’est généralement effectuée avec matrix assisté laser desorption ou ionisation par électronébulisation. Le signal d’ion précurseur est alors optimisé par le réglage de l’optique de l’ion. Une fois cela fait, la cible est isolée et la méthode de fragmentation est choisie, comme le CID.

La force d’une tension appliquée, ce qui accélère l’ion précurseur dans la cellule de collision, affecte le degré de fragmentation. Cette tension est augmentée jusqu'à ce que le précurseur est d’environ 10 % abondance par rapport à l’ion produit plus haute. Plusieurs spectres sont acquis et en moyenne jusqu'à l’obtention d’un rapport signal-bruit suffisant. Le nombre d’analyses nécessaires dépend de l’intensité du signal de l’ion précurseur original et peut varier de 3 à 300.

L’analyte dans cet exemple, le lipide A d’Escherichia coli K-12, eu 19 fragments principaux après CID. Structure générale de lipide de A est bien connue, ce qui permet de logiciel reconstituer la composition spécifique de l’échantillon.

Maintenant que nous avons examiné la procédure, nous allons étudier quelques-unes des façons la spectrométrie de masse en tandem est utilisée en biochimie.

Un mode commun de balayage en spectrométrie de masse est sélectionné de surveillance, ou SRM. En SRM, les deux analyseurs de massives ont été fixés à un ratio de masse de charge sélectionné, en se concentrant sur les ions précurseurs et produits spécifiques. En raison du degré de sensibilité élevée de SRM, les spectres des normes de peptide de concentration connue peuvent être utilisées et par rapport à celle des échantillons inconnus, permettant aux protéines d’intérêt à être quantifié.

Protéines sont couramment modifiés après traduction, généralement par l’ajout de groupes fonctionnels tels que les groupes méthyles, groupes phosphate ou sucres, appelés glycanes. Ils sont importants dans la cellule, processus de signalisation, d’élucider comment les cellules communiquent entre eux. Parce que la spectrométrie de masse des fragments des protéines en éléments plus petits, il est possible de déterminer l’emplacement de la PTM le fragment spécifique ou même d’un acide aminé. Certaines modifications, telles que l’acétylation et triméthylation, sont difficiles à différencier en masse seul, donc séparation chromatographique est exécutée avant la spectrométrie de masse.

Plusieurs analytes dans le sang du patient se trouvent à des concentrations inférieures au seuil de détection pour la spectrométrie de masse typique. Un autre avantage des MRS est qu’il ignore tout sauf un ion de produit, augmenter la sensibilité et l’amélioration de la limite inférieure de détection jusqu'à 100 fois. Dans cet exemple, le médicament immunosuppresseur, tacrolimus, puisse être détecté à 1 ng/ml.

Vous avez juste regardé les vidéo de Jupiter à la spectrométrie de masse. Cette vidéo décrit la théorie de l’instrument, est allé sur une procédure générale et explique certaines des manières que la technique est actuellement utilisée. Merci de regarder !

Cite this Video

JoVE Science Education Database. L'essentiel de la biochimie. Spectrométrie de masse. JoVE, Cambridge, MA, (2017).

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