Hydrogen/deuterium exchange mass spectrometry with high spatial resolution using gas-phase fragmentation

Bidragets oversatte titel: Hydrogen/deuterium udveksling målt med massespektrometri med høj rumlig opløsning ved brug af gas-fase fragmentering

Publikation: AfhandlingPh.d.-afhandling

30 Downloads (Pure)

Abstrakt

Et proteins funktion er tæt forbundet med dets iboende dynamiske struktur. Det er derfor nødvendigt at undersøge disse flygtige bevægelser, for helt at forstå de allestedsnærværende biologiske maskiner som proteiner er. Hydrogen/deuterium-udveksling (HDX) af amiderne i proteiners rygrad er en sensitiv probe for disse strukturelle dynamikker. Da enhver udveksling fra en isotop til den anden medfører en ændring af proteinets masse, kan massespektrometri (MS) anvendes til at monitorerer denne udveksling. Dette udgør metodologien HDX-MS. HDX-MS er derfor et effektivt værktøj til at studerer proteiners dynamiske
struktur.

Hver aminosyreposition langs proteinets rygrad (bortset fra prolin) udgør en probe for hydrogen/deuterium-udveksling, men den opløselighed som kan opnås med HDX-MS er begrænset af evnen til at generere unikke sekvensfragmenter, som kan bruges til at udlede indholdet af hver isotop (1H dvs. hydrogen eller 2H dvs. deuterium) for et enkelt amid eller en sekvens af amider. Derfor er gas-fase fragmentering blevet undersøgt, som en måde hvorpå isotopindholdet kan bestemmes med stor rummelig
præcision, gennem de seneste to årtier. I denne sammenhæng er det dog en forudsætning, at væskefasens isotopmærkning kan bevares ind i gas-fasen under transport og under selve fragmenteringsprocessen. Dette er imidlertid ikke trivielt på grund af risikoen for opbygning af intern energi under disse processer. Denne energiopbygning kan nemlig resultere i intermolekylær protonvandring, hvorved der sker randomisering af analyttens isotopmærkning, også kaldet hydrogenmigration (scrambling). For at reducere den hydrogenmigration, som sker før gas-fase fragmentering, skal andelen af energi som tilføres under gas-fase transport reduceres. Denne optimering medfører dog en reduktion i transmissionseffektiviteten.

I det første manuskript som er vedlagt denne afhandling, undersøger vi hvordan et optimum kan findes, således at der opnås lav hydrogenmigration med minimale omkostninger for transmissionseffektiviteten. Vi demonstrerer også anvendeligheden af vores metode ved at udføre et bottom-up HDX-MS/MS-forsøg med elektron-overførselsdissociation (ETD) på et velkarakteriseret protein.

Udover ved iontransport, kan hydrogenmigration induceres under selve fragmenteringsprocessen. For nuværende er ETD og elektron-indfangningsdissociation (ECD) veletableret som teknikker, der ikke forsager hydrogenmigration i protonerede peptider. For nyligt blev denne egenskab også påvist for 213 nm
ultraviolet fotodissociation (UVPD), med en unik specialbygget instrumentel implementering. Derfor har vi i det andet manuskript som er vedhæftet denne afhandling, prøvet at gentage disse forsøg på den første kommercielle implementering af UVPD. Til vores overraskelse kunne vi dog vise, at alle UVPD-genererede
fragment-ioner i vores kommercielle implementering af UVPD udviste en høj grad af hydrogenmigration.

Bidragets oversatte titelHydrogen/deuterium udveksling målt med massespektrometri med høj rumlig opløsning ved brug af gas-fase fragmentering
OriginalsprogEngelsk
Bevilgende institution
  • Syddansk Universitet
Vejledere/rådgivere
  • Jørgensen, Thomas J.D., Hovedvejleder
  • Jørgensen, Christian Isak, Bivejleder, Ekstern person
  • Mouritsen, Jeppe Christian, Bivejleder, Ekstern person
  • Pengelley, Stuart, Bivejleder, Ekstern person
Eksterne samarbejdspartnere
Dato for forsvar26. aug. 2022
Udgiver
DOI
StatusUdgivet - 13. sep. 2022

Fingeraftryk

Dyk ned i forskningsemnerne om 'Hydrogen/deuterium udveksling målt med massespektrometri med høj rumlig opløsning ved brug af gas-fase fragmentering'. Sammen danner de et unikt fingeraftryk.

Citationsformater