Az alábbi séma a Tandem MS működését magyarázza el. Miután a mintákat ionizálták (ESI, MALDI, EI stb. segítségével), hogy ionok keverékét hozzák létre, egy adott tömeg-töltés arányú (m/z) prekurzorionokat választanak ki (MS1), majd fragmentálódnak (MS2), hogy a detektáláshoz termékionokat hozzanak létre. A kiválasztás-fragmentálás-detektálás szekvencia tovább bővíthető az első generációs termékionokra. Például az MS2-ben generált kiválasztott termékionok tovább fragmentálhatók, hogy egy másik termékion-csoportot hozzanak létre (MS3), és így tovább.
*http://en.wikipedia.org/wiki/Tandem_mass_spectrometry
Tandem MS műszerezés
Mivel a Tandem MS a szelekció-fragmentáció-detektálás három különböző lépését tartalmazza, e három lépés térbeli vagy időbeli elkülönítése megvalósítható.
Tandem MS a térben
A tipikus Tandem MS a térben műszerek közé tartozik a QqQ, a QTOF és a hibrid ioncsapda/FTMS stb.
QqQ (Triple Quadrupole)
* http://www.biologie.hu-berlin.de/gruppenseiten/oekologie/meth/massspec/mass_sp
Három quadrupol (Quad 1, Quad 2 és Quad 3) sorakozik egymás mellett. A prekurzorionokat a Quad 1-ben választják ki, és a Quad 2-be küldik disszociációra (fragmentációra). A keletkezett termékionokat a Quad 3-ba küldik tömegszkennelésre.
QTOF (Quadrupole Time-of-flight)
* http://www.ucl.ac.uk/ich/services/lab-services/mass_spectrometry/proteomics/technologies/madli
A QTOF-ban a prekurzorionokat a Quadrupolban választják ki, és a kollíziós cellába küldik fragmentációra. A keletkezett termékionokat repülési idő (TOF) tömegspektrometriával detektálják.
Hybrid ioncsapda/FTMS
*http://planetorbitrap.com/orbitrap-velos-pro#tab:schematic
A hibrid ioncsapda/FTMS (FT-ICR vagy Orbitrap) műszereknél a prekurzorionokat egy külső ioncsapdában választják ki és fragmentálják. A keletkezett termékionok vagy a külső csapdában (alacsonyabb tömegfelbontású, de gyorsabb) vagy FTMS-sel (nagyobb tömegpontosság és felbontás, de lassabb) detektálhatók.
Tandem-in-Time MS/MS
A tipikus Tandem-in-Time MS/MS eszközök közé tartozik az ioncsapda és az FT-ICR MS.
Fragment ionok jelölése
A peptidek és oligoszacharidok (beleértve a glikolipideket) különböző nomenklatúra-rendszereket követnek a fragment ionjaikra vonatkozóan. Más vegyületosztályok, pl. foszfolipidek stb, még nincsenek kialakult nómenklatúra-rendszerek.
Peptidek
A peptidfragmentumok nómenklatúrája
Az N-terminust tartalmazó fragmentumokat a, b vagy c jelöléssel látják el, a hasítás helyétől függően, míg a C-terminust tartalmazó fragmentumokat x, y vagy z jelöléssel. A számok a fragment ionban lévő aminosavmaradványok számát jelzik.
Oligoszacharidok (beleértve a glikolipideket is)
Oligoszacharidok esetében a redukáló véget tartalmazó fragmentumok (az ábrán a redukáló vég a jobb oldalon van) a hasítás helyétől függően x, y vagy z jelöléssel vannak ellátva, míg a másik véget tartalmazó fragmentumok a, b vagy c jelöléssel vannak ellátva. A számok a cukormaradék helyét jelzik: az y, z, b és c ionok a glikozidos hasítások (két szomszédos cukormaradékot tartó glikozidos kötések elvágása) következtében keletkező fragmentumok, míg az a és x ionok keresztgyűrűs hasításból származnak.
Oligoszacharid fragmentumok (beleértve a glikolipideket, ha R = ceramid) nevezéktana (Costello, C. E.; Vath, J. E. Methods Enzymol. 1990, 193, 738-768)
Fragmentációs technikák
A prekurzorionokat sokféle módon lehet aktiválni (megnövelt belső energiával). A fragmentációs minták attól függnek, hogy az energiát hogyan adják át a prekurzorionnak, az átadott energia mennyiségétől és az átadott energia belső eloszlásától. Az ütközés indukálta disszociáció és az infravörös multifoton disszociáció “lassú fűtési” technikák, amelyek növelik az ion Boltzmann-hőmérsékletét, és így előnyben részesítik a leggyengébb kötések hasítását, hogy főként b és y ionok keletkezzenek. Ezek a technikák meglehetősen hatékonyak peptidek, lipidek és más viszonylag kis kémiai vegyületek esetében, de a fehérjék poszt-transzlációs módosításait (pl. foszfátok és cukrok) is eltávolíthatják. Az elektronbefogási disszociáció és az elektronátadási disszociáció főként c és z ionokat állít elő, miközben megőrzi a poszttranszlációs módosításokat (PTM). Így az ECD-t és az ETD-t széles körben alkalmazzák labilis PTM-ekkel rendelkező fehérjék és peptidek esetében. Az oligoszacharidok (beleértve a glikolipideket is) esetében az ECD/ETD keresztgyűrűvel hasított a és z ionokat is képes létrehozni, amelyek döntő fontosságúak a glikozidos kötések lokalizálásához.
Ez a technika a következő műszerekkel használható:
- 21 Tesla FT-ICR MS (aktívan árnyékolt)
- 14,5 Tesla FT-ICR MS (aktívan árnyékolt)
- 9,4 Tesla FT-ICR MS (passzívan árnyékolt)
Hivatkozott publikációk
B. J. Bythell, et al, Relative stability of peptide sequence ions generated by tandem mass spectrometry, Journal of the American Society for Mass Spectrometry 23(4), 644-654 (2012) Online olvasható
További információkért forduljon Amy McKennához, az ICR felhasználói programjának vezetőjéhez.