Le schéma suivant explique le fonctionnement de la MS en tandem. Une fois que les échantillons sont ionisés (par ESI, MALDI, EI, etc.) pour générer un mélange d’ions, les ions précurseurs d’un rapport masse/charge (m/z) spécifique sont sélectionnés (MS1) puis fragmentés (MS2) pour générer un ion produit pour la détection. La séquence sélection-fragmentation-détection peut être étendue aux ions produits de première génération. Par exemple, les ions produits sélectionnés générés dans MS2 peuvent être encore fragmentés pour produire un autre groupe d’ions produits (MS3) et ainsi de suite.
*http://en.wikipedia.org/wiki/Tandem_mass_spectrometry
Instrumentation de MS en tandem
Puisque la MS en tandem implique trois étapes distinctes de sélection-fragmentation-détection, la séparation de ces trois étapes peut être réalisée dans l’espace ou dans le temps.
Mesure en tandem dans l’espace
Les instruments typiques de la MS en tandem dans l’espace comprennent le QqQ, le QTOF et le piège à ions hybride/FTMS, etc.
QqQ (Triple Quadrupole)
* http://www.biologie.hu-berlin.de/gruppenseiten/oekologie/meth/massspec/mass_sp
Trois quadrupoles (Quad 1, Quad 2 et Quad 3) sont alignés en ligne. Les ions précurseurs sont sélectionnés dans le Quad 1 et envoyés au Quad 2 pour la dissociation (fragmentation). Les ions produits générés sont envoyés au Quad 3 pour le balayage de masse.
QTOF (Quadrupole Time-of-flight)
* http://www.ucl.ac.uk/ich/services/lab-services/mass_spectrometry/proteomics/technologies/madli
Dans le QTOF, les ions précurseurs sont sélectionnés dans le Quadrupole et envoyés à la cellule de collision pour la fragmentation. Les ions produits générés sont détectés par spectrométrie de masse à temps de vol (TOF).
Piège ionique hybride/FTMS
*http://planetorbitrap.com/orbitrap-velos-pro#tab:schematic
Pour les instruments à piège ionique hybride/FTMS (FT-ICR ou Orbitrap), les ions précurseurs sont sélectionnés et fragmentés dans un piège ionique externe. Les ions produits générés peuvent être détectés soit dans le piège externe (résolution de masse inférieure, mais plus rapide) par ou par FTMS (précision et résolution de masse supérieures, mais plus lente).
MS/MS en tandem en temps
Les instruments typiques de MS/MS en tandem en temps comprennent le piège à ions et le MS FT-ICR.
Notation des ions fragments
Les peptides et les oligosaccharides (y compris les glycolipides) suivent différents systèmes de nomenclature pour leurs ions fragments. D’autres classes de composés, c’est-à-dire les phospholipides, etc, n’ont pas encore de systèmes de nomenclature établis.
Peptides
Nomenclature des fragments de peptides
Les fragments contenant l’extrémité N-terminale sont étiquetés a, b ou c, selon le site de clivage, tandis que les fragments contenant l’extrémité C-terminale sont étiquetés x, y ou z. Les chiffres indiquent le nombre de résidus d’acides aminés dans l’ion fragment.
Oligosaccharides (y compris les glycolipides)
Pour les oligosaccharides, les fragments contenant l’extrémité réductrice (l’extrémité réductrice est à droite sur la figure) sont étiquetés x, y ou z, selon le site de clivage, alors que les fragments contenant l’autre extrémité sont étiquetés a, b ou c. Les chiffres indiquent le site du résidu de sucre : les ions y, z, b et c sont des fragments dus à des clivages glycosidiques (coupure des liaisons glycosidiques maintenant deux résidus de sucre adjacents), tandis que les ions a et x résultent d’un clivage en anneau croisé.
Nomenclature des fragments d’oligosaccharides (y compris les glycolipides, lorsque R = céramide) (Costello, C. E. ; Vath, J. E. Methods Enzymol. 1990, 193, 738-768)
Techniques de fragmentation
Les ions précurseurs peuvent être activés (avec une énergie interne accrue) de nombreuses façons différentes. Les modèles de fragmentation dépendent de la façon dont l’énergie est transférée à l’ion précurseur, de la quantité d’énergie transférée et de la façon dont l’énergie transférée est distribuée de façon interne. La dissociation induite par collision et la dissociation multiphotonique dans l’infrarouge sont des techniques de « chauffage lent » qui augmentent la température de Boltzmann de l’ion et clivent ainsi préférentiellement les liaisons les plus faibles pour produire principalement des ions b et y. Ces techniques sont très efficaces pour les peptides. Ces techniques sont assez efficaces pour les peptides, les lipides et d’autres composés chimiques relativement petits, mais peuvent également éliminer les modifications post-traductionnelles des protéines (par exemple, les phosphates et les sucres). La dissociation par capture d’électrons et la dissociation par transfert d’électrons produisent principalement des ions c et z tout en préservant les modifications post-traductionnelles (PTM). Ainsi, l’ECD et l’ETD sont largement appliquées aux protéines et aux peptides avec des PTM labiles. Pour les oligosaccharides (y compris les glycolipides), l’ECD/ETD peut également générer des ions a et z clivés en anneau croisé, qui sont cruciaux pour la localisation des liaisons glycosidiques.
Cette technique peut être utilisée avec les instruments suivants :
- MS FT-ICR 21 Tesla (Activement blindé)
- MS FT-ICR 14,5 Tesla (Activement blindé)
- 9,4 Tesla FT-ICR MS (Passivement blindé)
Publications associées
B. J. Bythell, et al, Stabilité relative des ions de séquences peptidiques générés par la spectrométrie de masse en tandem, Journal of the American Society for Mass Spectrometry 23(4), 644-654 (2012) Lire en ligne
Pour plus d’informations, veuillez contacter Amy McKenna, responsable du programme utilisateur de l’ICR.