Der følgende skema forklarer, hvordan Tandem MS fungerer. Når prøverne er ioniseret (ved ESI, MALDI, EI osv.) for at generere en blanding af ioner, udvælges forløberioner med et bestemt masse-til-ladningsforhold (m/z) (MS1) og fragmenteres derefter (MS2) for at generere en produktion til detektion. Sekvensen udvælgelse-fragmentering-detektion kan udvides yderligere til at omfatte produktioner af første generation. F.eks. kan udvalgte produktioner, der genereres i MS2, fragmenteres yderligere for at frembringe en anden gruppe af produktioner (MS3) osv.
*http://en.wikipedia.org/wiki/Tandem_mass_spectrometry
Tandem MS-instrumentering
Da Tandem MS omfatter tre forskellige trin af udvælgelse-fragmentering-detektion, kan adskillelsen af disse tre trin realiseres i rum eller i tid.
Tandem MS i rummet
Typiske Tandem MS-instrumenter i rummet omfatter QqQ, QTOF og hybrid ionfælde/FTMS osv.
QqQQ (Triple Quadrupole)
* http://www.biologie.hu-berlin.de/gruppenseiten/oekologie/meth/massspec/mass_sp
Tre Quadrupoler (Quad 1, Quad 2 og Quad 3) er opstillet i en række. Prækursorioner udvælges i Quad 1 og sendes til Quad 2 med henblik på dissociation (fragmentering). De genererede produktioner sendes til Quad 3 til massescanning.
QTOF (Quadrupole Time-of-flight)
* http://www.ucl.ac.uk/ich/services/lab-services/mass_spectrometry/proteomics/technologies/madli
I QTOF’en vælges prækursorioner i Quadrupolen og sendes til kollisionscellen til fragmentering. De genererede produktioner detekteres ved hjælp af flyvetidsmassespektrometri (TOF).
Hybrid ionfælde/FTMS
*http://planetorbitrap.com/orbitrap-velos-pro#tab:schematic
For hybrid ionfælde/FTMS-instrumenter (FT-ICR eller Orbitrap) udvælges og fragmenteres prækursorioner i en ekstern ionfælde. De genererede produktioner kan detekteres enten i den eksterne fælde (lavere masseopløsning, men hurtigere) ved eller ved FTMS (højere massepræcision og -opløsning, men langsommere).
Tandem-in-Time MS/MS
Typiske Tandem-in-Time MS/MS-instrumenter omfatter ionfælde og FT-ICR MS.
Fragmention-notation
Peptider og oligosaccharider (herunder glykolipider) følger forskellige nomenklatursystemer for deres fragmentioner. Andre klasser af forbindelser, f.eks. fosfolipider osv, har endnu ikke etableret nomenklatursystemer.
Peptider
Nomenklatur for peptidfragmenter
Fragmenter, der indeholder N-terminus, mærkes med a, b eller c, afhængigt af stedet for spaltningen, mens fragmenter, der indeholder C-terminus, mærkes med x, y eller z. Tallene angiver antallet af aminosyrerester i fragmentionen.
Oligosaccharider (herunder glykolipider)
For oligosaccharider er fragmenter, der indeholder den reducerende ende (den reducerende ende er i højre side i figuren), mærket x, y eller z, afhængigt af spaltningsstedet, mens fragmenter, der indeholder den anden ende, er mærket a, b eller c. Tallene angiver sukkerrestens sted: y-, z-, b- og c-ioner er fragmenter, der skyldes glykosidspaltninger (klipning af glykosidbindinger, der holder to tilstødende sukkerrester), mens a- og x-ioner er resultatet af krydsringspaltninger.
Nomenklatur for oligosaccharidfragmenter (herunder glykolipider, når R = ceramid) (Costello, C. E.; Vath, J. E. Methods Enzymol. 1990, 193, 738-768)
Fragmenteringsteknikker
Precursor-ioner kan aktiveres (med øget intern energi) på mange forskellige måder. Fragmenteringsmønstre afhænger af, hvordan energi overføres til prækursorionen, mængden af overført energi, og hvordan den overførte energi fordeles internt. Kollisionsinduceret dissociation og infrarød multiphoton-dissociation er “langsomme opvarmningsteknikker”, der øger ionens Boltzmann-temperatur og dermed fortrinsvis spalter de svageste bindinger for at producere hovedsageligt b- og y-ioner. Disse teknikker er ret effektive til peptider, lipider og andre relativt små kemiske forbindelser, men kan også fjerne posttranslationelle modifikationer af proteiner (f.eks. fosfater og sukkerstoffer). Elektronindfangningsdissociation og elektronoverførselsdissociation producerer hovedsagelig c- og z-ioner, mens posttranslationelle modifikationer (PTM’er) bevares. ECD og ETD anvendes således i vid udstrækning til proteiner og peptider med labile PTM’er. For oligosaccharider (herunder glycolipider) kan ECD/ETD også generere krydsringspaltede a- og z-ioner, som er afgørende for lokaliseringen af glykosidbindinger.
Denne teknik kan anvendes med følgende instrumenter:
- 21 Tesla FT-ICR MS (Aktivt afskærmet)
- 14,5 Tesla FT-ICR MS (Aktivt afskærmet)
- 9,4 Tesla FT-ICR MS (Passivt afskærmet)
Relaterede publikationer
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) Læs online
For yderligere oplysninger kontakt venligst Amy McKenna, Manager, ICR User Program.