Il seguente schema spiega come funziona la MS tandem. Una volta che i campioni sono ionizzati (da ESI, MALDI, EI, ecc.) per generare una miscela di ioni, gli ioni precursori di uno specifico rapporto massa/carica (m/z) sono selezionati (MS1) e poi frammentati (MS2) per generare uno ione prodotto per la rilevazione. La sequenza selezione-frammentazione-rilevazione può essere ulteriormente estesa agli ioni prodotto di prima generazione. Per esempio, gli ioni prodotto selezionati generati in MS2 possono essere ulteriormente frammentati per produrre un altro gruppo di ioni prodotto (MS3) e così via.
*http://en.wikipedia.org/wiki/Tandem_mass_spectrometry
Strumentazione Tandem MS
Siccome la Tandem MS comporta tre fasi distinte di selezione-frammentazione-rilevazione, la separazione di queste tre fasi può essere realizzata nello spazio o nel tempo.
SM in tandem nello spazio
Gli strumenti tipici della SM in tandem nello spazio includono QqQ, QTOF, e trappola ionica ibrida/FTMS, ecc.
QqQ (triplo quadrupolo)
* http://www.biologie.hu-berlin.de/gruppenseiten/oekologie/meth/massspec/mass_sp
Tre quadrupoli (Quad 1, Quad 2, e Quad 3) sono allineati in una fila. Gli ioni precursori sono selezionati nel Quad 1 e inviati al Quad 2 per la dissociazione (frammentazione). Gli ioni prodotto generati sono inviati al quadrupolo 3 per la scansione di massa.
QTOF (Quadrupole Time-of-flight)
* http://www.ucl.ac.uk/ich/services/lab-services/mass_spectrometry/proteomics/technologies/madli
Nel QTOF, gli ioni precursori sono selezionati nel quadrupolo e inviati alla cella di collisione per la frammentazione. Gli ioni prodotto generati sono rilevati dalla spettrometria di massa time-of-flight (TOF).
Hybrid Ion Trap/FTMS
*http://planetorbitrap.com/orbitrap-velos-pro#tab:schematic
Per gli strumenti a trappola ionica ibrida/FTMS (FT-ICR o Orbitrap) gli ioni precursori sono selezionati e frammentati in una trappola ionica esterna. Gli ioni prodotto generati possono essere rilevati sia nella trappola esterna (risoluzione di massa inferiore, ma più veloce) da o tramite FTMS (maggiore precisione e risoluzione di massa, ma più lento).
Tandem-in-Time MS/MS
I tipici strumenti Tandem-in-Time MS/MS includono la trappola ionica e la FT-ICR MS.
Notazione degli ioni frammento
Peptidi e oligosaccaridi (inclusi i glicolipidi) seguono diversi sistemi di nomenclatura per i loro ioni frammento. Altre classi di composti, cioè i fosfolipidi, ecc, non hanno ancora sistemi di nomenclatura stabiliti.
Peptidi
Nomenclatura dei frammenti peptidici
I frammenti contenenti il N-terminale sono etichettati a, b, o c, a seconda del sito di scissione, mentre i frammenti contenenti il C-terminale sono etichettati x, y, o z. I numeri indicano il numero di residui di amminoacidi nello ione frammento.
Oligosaccaridi (compresi i glicolipidi)
Per gli oligosaccaridi, i frammenti che contengono l’estremità riducente (l’estremità riducente è sul lato destro nella figura) sono etichettati x, y, o z, a seconda del sito di scissione, mentre i frammenti che contengono l’altra estremità sono etichettati a, b, o c. I numeri indicano il sito del residuo di zucchero: gli ioni y, z, b e c sono frammenti dovuti a scissioni glicosidiche (taglio dei legami glicosidici che tengono due residui di zucchero adiacenti), mentre gli ioni a e x risultano da scissioni ad anello incrociato.
Nomenclatura per i frammenti di oligosaccaridi (inclusi i glicolipidi, quando R = ceramide) (Costello, C. E.; Vath, J. E. Methods Enzymol. 1990, 193, 738-768)
Tecniche di frammentazione
Gli ioni precursori possono essere attivati (con aumento di energia interna) in molti modi diversi. I modelli di frammentazione dipendono da come l’energia viene trasferita allo ione precursore, dalla quantità di energia trasferita e da come l’energia trasferita è distribuita internamente. La dissociazione indotta da collisione e la dissociazione a multifotone nell’infrarosso sono tecniche di “riscaldamento lento” che aumentano la temperatura di Boltzmann dello ione e quindi scindono preferenzialmente i legami più deboli per produrre principalmente ioni b e y. Queste tecniche sono abbastanza efficienti per peptidi, lipidi e altri composti chimici relativamente piccoli, ma possono anche rimuovere le modifiche post-traslazionali delle proteine (ad esempio, fosfati e zuccheri). La dissociazione per cattura di elettroni e la dissociazione per trasferimento di elettroni producono principalmente ioni c e z preservando le modifiche post-traslazionali (PTM). Così, ECD e ETD sono ampiamente applicate a proteine e peptidi con PTMs labili. Per gli oligosaccaridi (compresi i glicolipidi), l’ECD/ETD può anche generare ioni a e z scissi dagli anelli incrociati, che sono cruciali per la localizzazione dei legami glicosidici.
Questa tecnica può essere utilizzata con i seguenti strumenti:
- 21 Tesla FT-ICR MS (attivamente schermata)
- 14.5 Tesla FT-ICR MS (attivamente schermata)
- 9.4 Tesla FT-ICR MS (passivamente schermata)
Pubblicazioni correlate
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) Read online
Per ulteriori informazioni contattare Amy McKenna, Manager, ICR User Program.