质谱和液相色谱:动态二重奏

质谱(MS)使研究人员能够研究许多特性,例如样品的分子量,结构,特性,数量和纯度。当与液相色谱(LC)等样品制备技术相结合时,LC / MS成为一种强大的分析工具,能够从一系列化合物中提取有意义的数据,包括来自牛奶,血清和整个复杂生物混合物的药物代谢物,肽和蛋白质 - 细胞裂解物。

正如LC通过制备样品补充MS一样,**简单形式的MS充当LC检测器,提供色谱分离的读数。在某些情况下,LC可以分离具有相同质量/电荷比(m / z)的化合物,MS无法分离; 在其他情况下,MS可以区分从色谱柱中共洗脱的化合物。

LC / MS

在将样品引入MS仪器之前,通常通过过滤掉颗粒,浓缩分析物,脱盐并通常分离出可能导致背景离子或抑制电离的化合物来制备它们。[1]大多数情况下,许多或所有这些步骤都是通过HPLC,UPLC或甚**小型化(纳米)系统完成的,这些系统可以在高压/低流速下运行,并且允许用户通过在线直接连接来简化工作流程。 MS通过电离装置。

电离装置的早期化身要求样品在真空下电离,严重限制了可分析化合物的选择。较新的技术,例如电喷雾电离(ESI),现在能够在大气压下进行电离,大大扩展了所有组成部分。一旦电离,主要由水或质子或电子的添加或损失产生的分析物 - 离子与中性(不带电的)分子机械地和静电地分离。根据仪器的配置,允许所有或选定的子集通过检测器,该检测器绘制离子的m / z相对于其信号强度(表示丰度)的图表。

串联MS

从单级MS获得的m / z信息非常有价值,并且有时可用于识别小分子。但对于更大,更复杂的分子,通常需要互补的结构信息。

通过LC / MS分析复杂的蛋白质混合物通常从过夜的胰蛋白酶消化开始,以产生肽,“然后通过收集串联MS数据在肽水平上鉴定蛋白质,”Larry David博士,主任说。蛋白质组学在俄勒冈健康与科学大学(OHSU)共享资源。“因为单独的质量通常不足以识别肽。”

在串联MS中,样品顺序地遍历仪器的不同阶段,每个阶段使其经历诸如选择或碎片化的过程。例如,在三重四极杆MS中,**级选择特定的m / z范围,丢弃其余部分。然后通过在第二阶段将它们与中性分子碰撞来破碎这些剩余的离子。然后新碎片离子进入第三阶段,根据实验,扫描产物离子的光谱或选择性地监测几个离子。然后将这些光谱与实际或理论光谱数据库进行比较,以确定它们的特性,使研究人员能够将它们来自的母分子拼凑在一起。

通过反复重复串联MS过程,即迭代地分离离子,产生光谱并选择新的离子进行重新碎片化 - 复杂分子如蛋白多糖可以连续解构和计算重建,直到它们的分子结构已经确定。

LC / MS的其他用途

LC / MS的强大功能经常用于识别蛋白质修饰,例如磷酸化和二硫化物桥接。

在LC提供的分离和串联MS丢弃非分析离子的能力之间,LC / MS是许多不同应用的选择。例如,David经常进行实验以确定复合物中存在哪些蛋白质,使用**沉淀来发现蛋白质 - 蛋白质相互作用。他解释说,使用LC / MS分析比使用其他技术要容易得多。

David的蛋白质组学核心也利用LC / MS的非凡敏感性来进行一些不常见的结构分析技术,如氢 - 氘交换,探测蛋白质暴露于溶剂的位点。

David认为严格使用LC / MS进行蛋白质组学研究“可能只是冰山一角。”他指出,OHSU还有第二个核心,只对小分子进行LC / MS检测 - 例如,查询小分子代谢物,如嘌呤代谢中的ATP,磷脂或中间体。“然后我们在核心进行所有蛋白质分析。”

参考文献
[1] LC / MS基础知识入门,安捷伦科技,2001。