应用非变性质谱-行波式离子淌度谱表征完整糖蛋白复合物的稳定性及小规模结构差异

在完整复合物层面表征糖蛋白复合物的高级结构和动态学,对于研究蛋白质功能具有重要意义。行波式离子淌度与非变性质谱结合不仅可提供额外的正交分离维度,还可通过测定碰撞截面积（CCS）获取分析物的几何特征信息,助力结构表征。本工作针对糖蛋白复合物稳定性及小规模结构差异的表征需求,选取由不同物种表达的亲和素作为糖蛋白模式复合物,探究离子淌度在非变性质谱分析中可提供的结构信息。结果表明,离子淌度可在完整复合物水平上分离蛋白型亚群分布,能够反映高阶复合物的几何特征,以及蛋白在气相解离条件、电荷调控条件和经电荷调控的气相解离条件下的构象变化程度,可应用于糖蛋白复合物体系的稳定性评价。     

基于纳米毛细管的非变性质谱分析

非变性质谱利用电喷雾电离质谱技术从非变性缓冲溶液中研究自然折叠状态下的蛋白质、核酸及其复合物,是大型蛋白质组装体、蛋白质-药物复合物、核酸-配体复合物的结构、组成及其相互作用解析的重要工具。生化缓冲溶液中的非挥发性盐能提供足够的离子强度和适宜的pH值,以维持蛋白质、核酸分子折叠和结合状态,但通常与电喷雾电离质谱不兼容。基于纳米毛细管的电喷雾电离具备强大的基质耐受能力,为直接从生理或近生理缓冲溶液中完成蛋白质及其复合物的高效离子化提供了可能,极大地促进了近年来非变性质谱的应用研究。本文综述了纳米毛细管的制备与表征方法及其尺寸和界面性质导致的电离行为特性,回顾了近10年来纳米毛细管在非变性质谱中的应用研究进展。     

电喷雾质谱在超分子体系中非共价相互作用研究中的应用

作为研究非共价复合物的有力工具 ,近年来电喷雾质谱被越来越多地应用于研究超分子体系中的非共价相互作用。本文较详细地综述了电喷雾质谱法在研究超分子体系中非共价相互作用方面的应用 ,内容涉及结合的选择性、结合常数的测定、结合位点的确定及手性识别等多方面。同时还讨论了相关实验中需注意的控制实验条件和采用离子标记等问题。     

非共价复合物气相离子的红外解离光谱在傅里叶变换离子回旋质谱仪上的实现

研究分子间的相互作用对于理解分子复合物和团簇分子的结构和性质有着非常重要的意义,本文简要介绍了可用于气相复合物分子非共价相互作用研究的一种新方法。该方法通过电喷雾电离技术产生所需要研究的非共价复合物离子,利用高分辨的傅里叶变换离子回旋质谱仪进行探测。将目标离子选择出并囚禁在分析池中后,通过引入红外激光来获得其红外解离后的质谱。进一步调谐红外激光的波长,结合相关数据分析,则可获得目标离子在相应波段的红外解离光谱。     

电喷雾电荷态分布表征蛋白构象

电喷雾电离质谱已经成为研究蛋白结构信息的一个重要工具,可以帮助弥补结构生物学和相互作用组学技术之间的差距。电喷雾电离过程中的电荷态分布主要受蛋白质转移到气相时所保持的构象的影响,通过电荷态分布确定的溶液可及表面积可以表征蛋白构象。本篇综述了目前电荷态分布对折叠蛋白和非折叠蛋白构象进行表征的研究,并对电荷态分布分析的未来发展进行展望。     

非变性结构质谱在蛋白提取、离子源开发与构象解析方面的研究进展

非变性条件下的蛋白质研究可以提供更准确的高级结构信息,为“序列-结构-功能”关系解析提供更接近生理条件的分子基础。非变性质谱（native MS）是在非变性条件下对目标蛋白质进行质谱分析的技术。近年来,非变性质谱在蛋白构象、蛋白质非共价相互作用以及蛋白质组装复合物等高阶结构解析中发挥着不可替代的作用,并逐渐成为结构生物学研究的重要支撑方法之一。本文总结了非变性结构质谱在蛋白提取、离子源开发与构象解析方面的发展现状,并提出了非变性结构质谱领域现阶段的技术瓶颈与潜在的解决策略,主要包含原位分析能力和结构分辨率的提升这两方面。     

电喷雾萃取电离和电喷雾电离所获一价正离子内能差异的比较研究

电喷雾萃取电离（EESI）和电喷雾电离（ESI）均属于软电离技术,但EESI比ESI更温和,能更好地保持蛋白质的构象。本研究以一价正离子为例,分别采用EESI和ESI技术对罗丹明B准分子离子m/z 443的裂解行为进行多级串联质谱研究,考察了不同碰撞能量对裂解行为的影响,建立了这两种离子源产生的离子内能差异（简称内能差异）的定量测定方法,并探讨了该方法的影响因素及适用范围。结果表明,EESI与ESI离子源的内能差异为11.5 eV。该方法可为其他不同离子源产生的离子内能差异比较提供基本思路,也可为深刻理解不同离子源产生离子的质谱行为提供参考。     

甲磺酸多黏菌素E2组分的色谱分离及质谱裂解规律研究

甲磺酸多黏菌素E₂是多黏菌素E₂的前药,对多药耐药的革兰氏阴性菌引起的感染有效,临床拟用于抗感染治疗。采用超高效液相色-四极杆-飞行时间质谱（UPLC-Q-TOF MS）联用技术,电喷雾电离负离子（ESI^-）模式,建立了色谱分离、质谱检测的方法,对不同数目甲磺酸基团取代的多黏菌素E₂进行碰撞诱导解离(CID)研究,推测其质谱裂解规律。结果表明：不同数目甲磺酸基团取代的多黏菌素E₂的准分子离子均为带双电荷的［M-2H］^2-离子;对［M-2H］^2-离子碰撞裂解,主要为中性丢失CH₂SO₃、H₂SO₃、SO₂、CH₃CHO,未发现酰胺键的断裂。该结果可为进一步研究甲磺酸多黏菌素E₂及结构类似物的质谱裂解规律提供基础,同时也对甲磺酸多黏菌素E的定量分析和药动学研究有参考作用。     

基于离子淌度质谱研究低浓度甘油对蛋白质结构的影响

甘油作为水溶液中蛋白质的稳定剂,研究其存在时蛋白质的结构变化对蛋白质相关研究和应用具有重要意义。本研究以牛血清白蛋白(BSA)为模型蛋白,采用离子淌度质谱（IM-MS）法和动态光散射法考察在近似生理条件下低浓度甘油对蛋白质结构的影响。在一定浓度范围内,甘油可引起BSA平均电荷和碰撞截面积（CCS）的增加,单个电荷状态也经历了CCS值的增加,还可导致BSA水化半径的增加,表明低浓度甘油可引起溶液中蛋白质结构松散。此外,含0.5%甘油的BSA去折叠的开始电压较高,且去折叠过渡发生在更宽的电压范围内,表明低浓度甘油可提高蛋白质的稳定性。本工作可为甘油稳定蛋白质的机制研究提供参考。     

蛋白质立体化学修饰的离子淌度质谱研究进展

蛋白质立体化学修饰是一类低丰度、与人类多种疾病相关的翻译后修饰，由于其并未改变蛋白质的分子质量，难以通过传统的蛋白组学鉴定方法进行发现与鉴定。离子淌度质谱（IM-MS）技术依据不同离子在漂移管中与缓冲气体碰撞后迁移速率的不同而快速分离离子，提供了一种基于构象、电荷数、尺寸和分子质量的分离手段，已在蛋白质立体化学修饰的鉴定与分离分析中取得了阶段性进展。本文从非变性离子淌度质谱实验的角度出发，介绍了漂移管离子淌度仪、行波离子淌度仪、微分迁移率分析仪、高场不对称离子淌度仪以及捕获离子淌度仪等5种商业化离子淌度仪的性能。在此基础上，总结了立体化学修饰高分辨离子淌度质谱分离分析与鉴定方法的最新研究进展，同时介绍了立体化学修饰调控的配体-受体相互作用的结构质谱表征策略，尤其对碰撞诱导去折叠技术在复合物手性构象差异中的研究进行阐述。最后，展望了基于IM-MS的立体化学修饰鉴定与定量等研究方向，以期为立体化学修饰的下一发展阶段提供参考。     

应用基于非变性质谱及串联质谱的碎片互补法分析完整IgA2抗体及其尺寸变异体

在完整蛋白及其复合物层面表征糖蛋白可提供修饰程度、变异体分布、结合计量关系等方面的重要结构信息。大量天然蛋白质及蛋白质药物都以糖蛋白形式存在，随着糖基化程度的增大，蛋白体系的异质性增强，糖链与肽链理化性质的差异使得常规表征手段容易损失准确性。使用质谱测定会因蛋白型质量分布展宽造成信号重叠，以及不同糖型离子化响应差异造成不同价态蛋白型质量分布差异而损失准确度，甚至无法实现分子质量测定。为解决这一问题，开发了基于有限价态还原的非变性质谱方法，但这些方法有的存在还原效率有限，有的需使用仅个别型号商品化仪器才具备的基于电子/质子转移的气相反应功能，应用范围受到限制。本工作针对含有非共价亚基的完整IgA2单克隆抗体及其尺寸变异体复合物体系，使用基于非变性质谱及串联质谱的碎片互补方法，以及碰撞诱导解离（CID）或高能碰撞解离（HCD）反应，综合利用有限价态还原效应和解离反应的质量守恒约束条件，实现高异质性糖蛋白复合物的测定。通过与针对全体蛋白型系综还原方法及蛋白型亚群有限还原方法的平行比较和交叉验证，评价各种方法的性能。结果表明，在解离产物特异性高且分子质量均一的情况下，碎片互补法可充分保证价态及分子质量测定的准确性。这一策略可为高异质性糖蛋白体系在完整层面的分析提供普适化方案。     

非变性离子淌度质谱在蛋白质结构及构象疾病研究方面的应用

离子淌度质谱技术可以分离空间尺寸或构象不同的离子，能够在近似生理条件下表征蛋白质及其复合物的构象，可提供蛋白质及其复合物的构象稳定性及异质性、化学计量比等多重信息，已成为蛋白质构象及蛋白质 配体相互作用研究的重要手段。非变性离子淌度质谱还具有灵敏捕获蛋白质构象动态转变的特点，适用于低浓度、高异质性的蛋白混合物分析。本文综述了离子淌度质谱的基本原理、获取数据及信息形式、以及在蛋白质构象及蛋白质-配体相互作用研究领域的应用进展，重点关注其在蛋白质错误折叠、聚集动力学及与配体相互作用的应用研究。     

多肽间非共价作用的质谱研究

为了研究多肽间的非共价作用,将多肽按摩尔比1:1混合,待平衡后用电喷雾电离质谱分析多肽间的相互作用.结果表明,其中部分五肽相互作用未形成非共价复合物,也有部分五肽相互作用容易形成非共价复合物,通过改变五肽的氨基酸序列和加长肽链后,用电喷雾电离质谱分析多肽间作用的变化,研究巯基、氢键和疏水作用对多肽非共价作用的影响.五肽...     

硝基取代位点对质子化硝基苯并咪唑离子紫外光解离的影响

为探究硝基取代位点对硝基苯并咪唑类分子紫外光解离的影响,本研究通过将傅里叶变换离子回旋共振(FT-ICR)质谱仪与可调谐紫外激光器相结合,分别对2-硝基苯并咪唑(2-nitrobenzimidazole,2-NBI)、5-硝基苯并咪唑(5-nitrobenzimidazole,5-NBI)及7-硝基苯并咪唑(7-nit...     

Quorum sensing detected by atomic force microscopy imaging of corrals surrounding multicellular arrangement of bacteria

Connectivity of the glycocalyx covering of small communities of Acidithiobacillus ferrooxidans bacteria deposited on hydrophilic mica plates was imaged by atomic force microscopy. When part of the coverage was removed by water rinsing, an insoluble structure formed by corrals surrounding each individual bacterium was observed. A collective ring structure with clustered bacteria (>or=3) was observed, which indicates that the bacteria perceived the neighborhood in order to grow a protective structure that results in smaller production of exopolysaccharides material. The most surprising aspect of these collective corral structures was that they occur at a low bacterial cell density. The deposited layers were also analyzed by confocal Raman microscopy and shown to contain polysaccharides, protein, and glucoronic acid.     

New application of variable‐pressure/environmental microscopy to semiconductor inspection and metrology

Variable‐pressure/environmental scanning electron microscopy has been used for successful investigation binary and phase‐shifting chromium on quartz optical photomasks. This methodology was also applied to patterned 193 nm photoresist structures. The application of this methodology to semiconductor metrology is new because of the recent availability of variable‐pressure scanning electron microscopy (SEM) instrumentation equipped with high‐resolution, high‐signal, thermally assisted field emission technology in conjunction with large chamber and sample transfer capabilities. The variable‐pressure SEM methodology employs a gaseous environment around the sample to help diminish the charge build‐up that occurs under irradiation with the electron beam. Although very desirable for the charge reduction in many biological, pharmaceutical, and food applications, this methodology has not been employed for semiconductor photomask or wafer metrology until now. This is a new application of this technology to this area, and it shows great promise in inspection, imaging, and metrology in a charge‐free operational mode. For accurate metrology, variable‐pressure SEM methodology also affords a path that minimizes, if not eliminates, the need for charge modeling. This paper presents some of the early results in the variable‐pressure SEM metrology of photomask and photoresist structures.