In het volgende schema wordt uitgelegd hoe Tandem MS werkt. Nadat de monsters zijn geïoniseerd (door ESI, MALDI, EI, enz.) om een mengsel van ionen te genereren, worden de voorloperionen met een specifieke massa/ladingsverhouding (m/z) geselecteerd (MS1) en vervolgens gefragmenteerd (MS2) om een production te genereren voor detectie. De sequentie selectie-fragmentatie-detectie kan verder worden uitgebreid tot de eerste-generatie productionen. Zo kunnen bijvoorbeeld geselecteerde productionen die in MS2 zijn gegenereerd, verder worden gefragmenteerd om een andere groep productionen (MS3) te genereren, enzovoort.
*http://en.wikipedia.org/wiki/Tandem_mass_spectrometry
Tandem MS-instrumentatie
Omdat tandem MS drie afzonderlijke stappen van selectie-fragmentatie-detectie omvat, kan de scheiding van deze drie stappen in ruimte of in tijd worden gerealiseerd.
Tandem MS in de ruimte
Typische tandem MS-instrumenten in de ruimte omvatten QqQ, QTOF, en hybride ionenval/FTMS, enz.
QQ (Triple Quadrupole)
* http://www.biologie.hu-berlin.de/gruppenseiten/oekologie/meth/massspec/mass_sp
Drie Quadrupoles (Quad 1, Quad 2, en Quad 3) staan op een rij achter elkaar. De voorloperionen worden geselecteerd in Quad 1 en naar Quad 2 gestuurd voor dissociatie (fragmentatie). De gegenereerde productionen worden naar Quad 3 gestuurd voor massascanning.
QTOF (Quadrupole Time-of-flight)
* http://www.ucl.ac.uk/ich/services/lab-services/mass_spectrometry/proteomics/technologies/madli
In de QTOF worden de precursorionen in de quadrupool geselecteerd en naar de botsingscel gestuurd voor fragmentatie. De gegenereerde productionen worden gedetecteerd met behulp van time-of-flight (TOF) massaspectrometrie.
Hybride ionenval/FTMS
*http://planetorbitrap.com/orbitrap-velos-pro#tab:schematic
Voor de hybride ionenval/FTMS (FT-ICR of Orbitrap) instrumenten worden de precursorionen geselecteerd en gefragmenteerd in een externe ionenval. De gegenereerde productionen kunnen worden gedetecteerd in de externe val (lagere massaresolutie, maar sneller) of met FTMS (hogere massanauwkeurigheid en resolutie, maar langzamer).
Tandem-in-Time MS/MS
Typische Tandem-in-Time MS/MS-instrumenten zijn onder meer ionenval en FT-ICR MS.
Notatie van fragmentionen
Peptiden en oligosacchariden (met inbegrip van glycolipiden) volgen verschillende systemen van nomenclatuur voor hun fragmentionen. Andere klassen van verbindingen, d.w.z. fosfolipiden, enz, hebben nog geen vaste nomenclatuursystemen.
Peptiden
Nomenclatuur voor peptidefragmenten
Fragmenten die de N-terminus bevatten, krijgen het label a, b of c, afhankelijk van de plaats van de splitsing, terwijl fragmenten die de C-terminus bevatten, het label x, y of z krijgen. De nummers geven het aantal aminozuurresiduen in het fragment ion.
Oligosacchariden (met inbegrip van glycolipiden)
Voor oligosacchariden, fragmenten die het reducerende uiteinde (reducerende uiteinde is aan de rechterkant in de figuur) zijn gelabeld x, y, of z, afhankelijk van de plaats van de splitsing, terwijl fragmenten die het andere uiteinde worden gelabeld a, b, of c. De nummers geven de plaats van het suikerresidu aan: y-, z-, b- en c-ionen zijn fragmenten die het gevolg zijn van glycosidesplitsingen (het doorsnijden van glycosidebindingen die twee aangrenzende suikerresiduen vasthouden), terwijl a- en x-ionen het resultaat zijn van gekruiste ringsplitsingen.
Nomenclatuur voor oligosaccharidefragmenten (met inbegrip van glycolipiden, wanneer R = ceramide) (Costello, C. E.; Vath, J. E. Methods Enzymol. 1990, 193, 738-768)
Fragmentatietechnieken
Precursorionen kunnen op veel verschillende manieren worden geactiveerd (met verhoogde interne energie). Fragmentatiepatronen zijn afhankelijk van de wijze waarop energie aan het precursorion wordt overgedragen, de hoeveelheid overgedragen energie, en hoe de overgedragen energie intern wordt verdeeld. Door botsing geïnduceerde dissociatie en infrarood-multifotondissociatie zijn “langzame verhittingstechnieken” die de Boltzmann-temperatuur van het ion verhogen en zo bij voorkeur de zwakste bindingen splitsen om hoofdzakelijk b- en y-ionen te produceren. Deze technieken zijn vrij efficiënt voor peptiden, lipiden en andere betrekkelijk kleine chemische verbindingen, maar kunnen ook post-translationele modificaties van eiwitten (b.v. fosfaten en suikers) verwijderen. Elektronenvangstdissociatie en elektronenoverdrachtdissociatie produceren hoofdzakelijk c- en z-ionen met behoud van post-translationele modificaties (PTM’s). ECD en ETD worden derhalve op grote schaal toegepast op eiwitten en peptiden met labiele PTM’s. Voor oligosacchariden (met inbegrip van glycolipiden) kunnen ECD/ETD ook cross-ring gesplitste a- en z-ionen genereren, die cruciaal zijn voor de lokalisatie van glycosidebindingen.
Deze techniek kan worden gebruikt met de volgende instrumenten:
- 21 Tesla FT-ICR MS (Actief afgeschermd)
- 14,5 Tesla FT-ICR MS (Actief afgeschermd)
- 9,4 Tesla FT-ICR MS (Passief afgeschermd)
Gerelateerde publicaties
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
Voor meer informatie kunt u contact opnemen met Amy McKenna, Manager, ICR User Program.