המחברים רוצה להודות מר מייקל קונלי, ד ר רונלד צוקרמן (יציקה מולקולרית, המעבדה הלאומית לורנס ברקלי) על טכניקה תמיכה סינתזה peptoid. אנו להכיר התמיכה של הקרן הלאומית למדע (צ'ה-1301505). ספקטרומטר מסה כל הניסויים נערכו במתקן ספקטרומטר מסה של הכימיה באוניברסיטה של האוקיינוס השקט.

<ol>
	<li>Sun, J., Zuckermann, R. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Peptoid+Polymers:+A+Highly+Designable+Bioinspired+Material.">Peptoid Polymers: A Highly Designable Bioinspired Material.</a> ACS Nano. 7 (6), 4715-4732 (2013).</li><li>Fowler, S. A., Blackwell, H. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Structure-function+relationships+in+peptoids:+Recent+advances+toward+deciphering+the+structural+requirements+for+biological+function.">Structure-function relationships in peptoids: Recent advances toward deciphering the structural requirements for biological function.</a> Org. Biomol. Chem. 7 (8), 1508-1524 (2009).</li><li>Chongsiriwatana, N. P., Patch, J. A., Czyzewski, A. M., Dohm, M. T., Ivankin, A., Gidalevitz, D., Zuckermann, R. N., Barron, A. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Peptoids+that+mimic+the+structure,+function,+and+mechanism+of+helical+antimicrobial+peptides.">Peptoids that mimic the structure, function, and mechanism of helical antimicrobial peptides.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 105 (8), 2794-2799 (2008).</li><li>Kruijtzer, J. A., Nijenhuis, W. A., Wanders, N., Gispen, W. H., Liskamp, R. M., Adan, R. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Peptoid-Peptide+Hybrids+as+Potent+Novel+Melanocortin+Receptor.">Peptoid-Peptide Hybrids as Potent Novel Melanocortin Receptor.</a> J. Med. Chem. 48 (13), 4224-4230 (2005).</li><li>Liu, B., Alluri, P. G., Yu, P., Kodadek, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+Potent+Transactivation+Domain+Mimic+with+Activity+in+Living+Cells.">A Potent Transactivation Domain Mimic with Activity in Living Cells.</a> J. Am. Chem. Soc. 127 (23), 8254-8255 (2005).</li><li>Patch, J. A., Barron, A. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Helical+Peptoid+Mimics+of+Magainin-2+Amide.">Helical Peptoid Mimics of Magainin-2 Amide.</a> J. Am. Chem. Soc. 125 (40), 12092-12093 (2003).</li><li>Ham, H. O., Park, S. H., Kurutz, J. W., Szleifer, I. G., Messersmith, P. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Antifouling+Glycocalyx-Mimetic+Peptoids.">Antifouling Glycocalyx-Mimetic Peptoids.</a> J. Am. Chem. Soc. 135 (35), 13015-13022 (2013).</li><li>Olivier, G. K., Cho, A., Sanii, B., Connolly, M. D., Tran, H., Zuckermann, R. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Antibody-Mimetic+Peptoid+Nanosheets+for+Molecular+Recognition.">Antibody-Mimetic Peptoid Nanosheets for Molecular Recognition.</a> ACS Nano. 7 (10), 9276-9286 (2013).</li><li>Olsen, C. A., Ziegler, H. L., Nielsen, H. M., Frimodt-Moeller, N., Jaroszewski, J. W., Franzyk, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Antimicrobial,+Hemolytic,+and+Cytotoxic+Activities+of+&#946;-Peptoid-Peptide+Hybrid+Oligomers:+Improved+Properties+Compared+to+Natural+AMPs.">Antimicrobial, Hemolytic, and Cytotoxic Activities of &#946;-Peptoid-Peptide Hybrid Oligomers: Improved Properties Compared to Natural AMPs.</a> ChemBioChem. 11 (10), 1356-1360 (2010).</li><li>Lutz, J. -. F., Ouchi, M., Liu, D. R., Sawamoto, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sequence-Controlled+Polymers.">Sequence-Controlled Polymers.</a> Science. 341 (6146), 628 (2013).</li><li>Altuntas, E., Schubert, U. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term="Polymeromics":+Mass+spectrometry+based+strategies+in+polymer+science+toward+complete+sequencing+approaches:+A+review.">"Polymeromics": Mass spectrometry based strategies in polymer science toward complete sequencing approaches: A review.</a> Anal. Chim. Acta. 808, 56-69 (2014).</li><li>Paulick, M. G., Hart, K. M., Brinner, K. M., Tjandra, M., Charych, D. H., Zuckermann, R. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cleavable+Hydrophilic+Linker+for+One-Bead-One-Compound+Sequencing+of+Oligomer+Libraries+by+Tandem+Mass+Spectrometry.">Cleavable Hydrophilic Linker for One-Bead-One-Compound Sequencing of Oligomer Libraries by Tandem Mass Spectrometry.</a> J. Comb. Chem. 8 (3), 417-426 (2006).</li><li>Thakkar, A., Cohen, A. S., Connolly, M. D., Zuckermann, R. N., Pei, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High-Throughput+Sequencing+of+Peptoids+and+Peptide-Peptoid+Hybrids+by+Partial+Edman+Degradation+and+Mass+Spectrometry.">High-Throughput Sequencing of Peptoids and Peptide-Peptoid Hybrids by Partial Edman Degradation and Mass Spectrometry.</a> J. Comb. Chem. 11 (2), 294-302 (2009).</li><li>Sarma, B. K., Kodadek, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Submonomer+Synthesis+of+A+Hybrid+Peptoid-Azapeptoid+Library.">Submonomer Synthesis of A Hybrid Peptoid-Azapeptoid Library.</a> ACS Comb Sci. 14 (10), 558-564 (2012).</li><li>Li, X., Guo, L., Casiano-Maldonado, M., Zhang, D., Wesdemiotis, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Top-Down+Multidimensional+Mass+Spectrometry+Methods+for+Synthetic+Polymer+Analysis.">Top-Down Multidimensional Mass Spectrometry Methods for Synthetic Polymer Analysis.</a> Macromolecules. 44 (12), 4555-4564 (2011).</li><li>Figliozzi, G. M., Goldsmith, R., Ng, S. C., Banville, S. C., Zuckermann, R. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Synthesis+of+N-substituted+glycine+peptoid+libraries.">Synthesis of N-substituted glycine peptoid libraries.</a> Methods Enzymol. 267, 437-447 (1996).</li><li>Zuckermann, R. N., Kerr, J. M., Kent, S. B. H., Moos, W. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Efficient+method+for+the+preparation+of+peptoids+[oligo(N-substituted+glycines)]+by+submonomer+solid-phase+synthesis.">Efficient method for the preparation of peptoids [oligo(N-substituted glycines)] by submonomer solid-phase synthesis.</a> J. Am. Chem. Soc. 114 (26), 10646-10647 (1992).</li><li>Utku, Y., Rohatgi, A., Yoo, B., Kirshenbaum, K., Zuckermann, R. N., Pohl, N. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rapid+Multistep+Synthesis+of+a+Bioactive+Peptidomimetic+Oligomer+for+the+Undergraduate+Laboratory.">Rapid Multistep Synthesis of a Bioactive Peptidomimetic Oligomer for the Undergraduate Laboratory.</a> J. Chem. Educ. 87 (6), 637-639 (2010).</li><li>Tran, H., Gael, S. L., Connolly, M. D., Zuckermann, R. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Solid-phase+submonomer+synthesis+of+peptoid+Polymers+and+their+self-assembly+into+highly-ordered+nanosheets.">Solid-phase submonomer synthesis of peptoid Polymers and their self-assembly into highly-ordered nanosheets.</a> J. Visualized Exp. (57), e3373 (2011).</li><li>Bolt, H. L., Cobb, S. L., Denny, P. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+Efficient+Method+for+the+Synthesis+of+Peptoids+with+Mixed+Lysine-type/Arginine-type+Monomers+and+Evaluation+of+Their+Anti-leishmanial+Activity.">An Efficient Method for the Synthesis of Peptoids with Mixed Lysine-type/Arginine-type Monomers and Evaluation of Their Anti-leishmanial Activity.</a> J Vis Exp. (117), (2016).</li><li>Morishetti, K. K., Russell, S. C., Zhao, X., Robinson, D. B., Ren, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Tandem+mass+spectrometry+studies+of+protonated+and+alkali+metalated+peptoids:+Enhanced+sequence+coverage+by+metal+cation+addition.">Tandem mass spectrometry studies of protonated and alkali metalated peptoids: Enhanced sequence coverage by metal cation addition.</a> Int. J. Mass Spectrom. 308 (1), 98-108 (2011).</li><li>Bogdanov, B., Zhao, X., Robinson, D. B., Ren, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electron+Capture+Dissociation+Studies+of+the+Fragmentation+Patterns+of+Doubly+Protonated+and+Mixed+Protonated-Sodiated+Peptoids.">Electron Capture Dissociation Studies of the Fragmentation Patterns of Doubly Protonated and Mixed Protonated-Sodiated Peptoids.</a> J. Am. Soc. Mass Spectrom. 25 (7), 1202-1216 (2014).</li><li>Ren, J., Tian, Y., Hossain, E., Connolly, M. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fragmentation+Patterns+and+Mechanisms+of+Singly+and+Doubly+Protonated+Peptoids+Studied+by+Collision+Induced+Dissociation.">Fragmentation Patterns and Mechanisms of Singly and Doubly Protonated Peptoids Studied by Collision Induced Dissociation.</a> J. Am. Soc. Mass Spectrom. 27 (4), 646-661 (2016).</li></ol>

המחברים אין לחשוף.

Peptoid nonamer, Ac-Nae-(Npe-Nme)4-NH2, יש להיות מסונתז באמצעות פרוטוקול שהוצג. מנגנון סינתזה כרוך כלי דמוי מזרק פוליפרופילן מוצק-שלב התגובה מטרף מכני. כלי התגובה הם זמינים מסחרית בעלות נמוכה. מכני מטרף הוא מנגנון משותף במעבדות הכימיה. עם השימוש של כלי דמוי מזרק התגובה, פתרונות יכולים להיות נשאב, דחפתי את הכלי על ידי הזזת באופן ידני על הבוכנה. טכניקה זו מאפשרת מונומר תגובות ביקוע בנוסף שרף להופיע אצל מיכל התגובה בודד אחד, מבטלת את השלב של העברת המוצר ביניים שרף מאוגד לתוך כלי אחר למחשוף. טכניקה זו גם מבטל את הצורך עבור מכשיר שאיבת ואקום להסיר את פתרונות מיכל התגובה. שאיבת ואקום הוא נפוץ סינתזה peptoid ידנית כי הוכח על ידי חוקרים אחרים,19,20. לשטוף ביסודיות השרף בין שלבי התגובה חיונית לשם השגת מוצר טוהר גבוהה. בעיה אפשרית אחת היא סתימת frit כלי התגובה לאחר כמה מחזורים של מונומר בנוסף. פתרון לבעיה זו היא להעביר את השרף לתוך כלי תגובה חדש כדי להמשיך בתהליך הסינתזה. טכניקה סינתזה זו פועלת היטב עבור peptoids שאריות 10-12. במשך זמן רב יותר peptoids, הוא הופך להיות קשה להסיר פתרונות מכלי הקיבול התגובה על ידי דחיפת הבוכנה. במקרה זה, מתקן שאיבת ואקום יכול להיות מנוצל כדי להסיר פתרונות מיכל התגובה (הבוכנה צריך להיות מוחלף על ידי פקק). בפרוטוקול סינתזה, תוצר גולמי מטוהר באמצעות מאיצים את peptoid ב דיאתיל אתר. אולי קצת peptoids מאוד קוטבי ולהפכו לא בצורת precipitate ב דיאתיל אתר. במקרה זה, peptoid יכול להיות מבודדת על ידי המסת המוצר הגולמי ב- 10% חומצה אצטית ולשטוף את הפתרון עם דיאתיל אתר מספר פעמים, אשר מלווה lyophilization. כמה peptoids מאוד הידרופובי עשוי גם לא טופס precipitate ב דיאתיל אתר. במקרה זה, להתאדות של דיאתיל אתר והשתמש שלב הפוכה HPLC לטהר את המוצר peptoid.
במחקר זה, יון peptoid נוצר על ידי ESI, הניסוי MS/MS מתבצעת בספקטרומטר טריפל-פאול. בגלל יכולת בידוד יון על ידי היחידה פאול הראשון, המדגם הוא שאנרגית ישירות למקור ESI, אשר מבטלת את הצורך של כרומטוגרפיה נוזלית (LC). ביחידים protonated peptoids יכול גם בקלות להיווצר בשיטת לייזר בסיוע מטריקס desorption-יינון (MALDI). הניסויים MS/MS יכול להתבצע באמצעות סוגים אחרים של ספקטרומטרים המוני, כגון ספקטרומטר מלכודת. למרות שפע יחסי של היונים פרגמנט עשוי להיראות שונה אם ספקטרום MS/MS נרשמים באמצעות מכשירים שונים, תכונות ספקטרליות איכותי צריך להיות דומה. באופן כללי, שפע יחסי של יונים שונים שבר היא רגישה מאוד הפרמטרים של כלי נגינה. שינוי האנרגיה התנגשות, לחץ הגז התנגשות יכול לשנות את השפע היחסי של היונים פרגמנט באופן משמעותי. לדוגמה, הגברת האנרגיה התנגשות או הגדלת לחץ הגז התנגשות יקדם את פיצול, כתוצאה מכך, השפע של יונים קודמן peptoid יקטן ואת השפע של היונים פרגמנט יגדל. מחקר זה מתמקד peptoids טעון ביחידים. אורך peptoids למד באמצעות פרוטוקול זה הוא מוגבל על ידי טווח מ/z ספקטרומטר מסה. עבור ספקטרומטר מסה עם מגוון המוני עד 2,000 מ/z, הערכים מ/z של peptoids טעון צריך להיות נמוך מ הגבול העליון. אם peptoids יש מסה מולקולרית גבוהה יותר מהמגבלה של ספקטרומטר מסה, כפליים protonated peptoid יכול לשמש את יון מבשר. Peptoid כפליים טעונה יהיה ערך של m/z המהווה כ חצי של האחד ביחידים טעונה.
Peptoid הציג בעבודה זו מכילה משקע בסיסי עם אמין העיקרי כקבוצת צד-שרשרת. השאריות בסיסי משמש כאתר פרוטונציה, אשר לשפר את יעילות יינון במקור ESI ספקטרומטר מסה. פחות peptoids (יותר הידרופובי) הקוטב יש יעילות יינון המסכן במקור ESI. במקרה זה, מקור לחץ אטמוספרי כימי יינון (APCI) יכול להיות מנוצל כדי ionize את peptoids. תחת התנאים CID, היונים peptoid בעיקר קטע על הקשרים אמיד לייצר סדרה של N-מסוף קטעים, סדרה של קטעים C-מסוף. אם תשלום ההובלה, הפרוטונים, שוכן על הרסיסים N-מסוף, הטופס B-יונים. אחרת, הטופס Y-יונים. איור 2 מציג מבנה של B4-יון. זהו מבנה מפושטת, המסייעת לחישוב הערך מ/z. B-היונים בפועל נוצרות סביר במבנה המחזורי, כגון הטבעת אנחנו שמרנו אותו חמש oxazolone23. לא כל חזה פרגמנט יונים שהוקמה ב ספקטרומטר מסה, נצפו בספקטרום המוני. היעילות של יוצרים באופן חיובי טעונה פרגמנט יונים נקבע בעיקר על ידי גז-שלב basicity (או זיקה פרוטון) של המקטע. קטעים מאוד בסיסי יש סיכוי גבוה אל הצורה טעונה באופן חיובי ליונים ולא להיות נצפתה ב ספקטרום המוני. באופן כללי, התבוננות לפחות 70% של היונים פרגמנט החזוי נותן ביטחון גבוהה יחסית לניבוי על רצף peptoid. בעיצוב peptoids לניתוח רצף באמצעות ספקטרומטר מסה, חשוב להציב את שאריות עם קבוצות צד-שרשרת קוטבי, כגון קבוצות alkoxy, באתרים שונים לאורך השרשרת peptoid.
עבור peptoids ביותר ביחידים טעון עם N-מסוף acetylation, Y-היונים להראות הרבה שפע גבוה יותר מאשר B-יונים21,23. כפי שמוצג באיור 3, למעט זו של ה B1-יון, האינטנסיביות של הפסגות המתאים היונים B הוא נמוך בהרבה מאלה של היונים-Y. עבור peptoids עם קבוצות אמינו חינם N-מסוף, גבוה יותר שפע של Y-יונים מעל B-יונים נצפתה גם21. העדפה של Y-יונים עולה כי נושא מטען פרוטונים מעדיפה להתגורר בבית השברים C-מסוף, אשר בשל בזיקה פרוטונים גבוה יותר של קטעים C-מסוף23. בנוסף היווצרות של B - ו Y-יונים, יונים פרגמנט המשני המשויך אובדן מים או אובדן קבוצה צד-שרשרת יציב הם נצפו לעתים קרובות protonated peptoids. יונים שבר משני אלה לעיתים קרובות מופיעות כסדרה של פסגות לוויה ליד הפסגות של היונים פרגמנט הראשי (במיוחד Y-יונים), יכול להיות מזוהה על-ידי חיסור המסה של הקבוצה צד-שרשרת יציב בין ההמוני של הראשית המתאימה קטע יונים.
פרוטוקול זה מדגים כיצד באופן ידני לסנתז oligo-peptoid ולנתח את רצף מונומר peptoid באמצעות שיטת ספקטרומטר מסה טנדם. פרוטוקול סינתזה זה יכול להיות מאומץ בקלות לתוך הכימיה מלמד מעבדה להכשיר חוקרים חדשים בסינתזה peptoid. פרוטוקול ספקטרומטר מסה זה משמש כלי יעיל, לא רק כדי לאשר את זהותו של peptoid, אלא גם לאפיין את תכונות מבניות של peptoid ביחס הדפוסים שנצפו פיצול. יישומים עתידיים, עשויה להיות כרוכה פיתוח מפת המתאם קישור המבנה peptoid ואת התבנית פיצול דרך סינתזה וניתוח ספקטרומטר מסה של ספריה של peptoids מגוונות.

Peptoids הם סוג של פולימרים שבשליטת רצף עם מבני עמוד השדרה מחקה את המבנה של פפטידים. Peptoids יכול להיות מסונתז מן אמינים מגוונים, המאפשרת peptoids שהפגינו מאפיינים מאוד tunable1,2. Peptoids שימשו כמודלים מולקולרי לצורך מחקר biophysical, נחשב סוכני טיפולית, תוכנן ליגנדים חלבונים3,4,5,6. Peptoids פותחו במגוון רחב של חומרים פעילים ביולוגית, כגון חומרים מימטי-נוגדן anti-עכירות, סוכני מיקרוביאלית האנזימים מעכבי7,8,9. עם אופי מאוד מסודרת, tunable, peptoids גם חשב כסוג של אחסון מידע מולקולרית10. הגילוי של יישומים מגוונים אלה דורש פיתוח שיטות אנליטיות יעיל כדי לאפיין את הרצף והמבנה של peptoids. טכניקות מבוססות ספקטרומטר מסה tandem הראו הבטחה כי השיטה של בחירה עבור ניתוח המאפיינים רצף של פולימרים שבשליטת רצף, כולל12,11,peptoids13, 14,15. עם זאת, מחקרים שיטתיים מתאם הדפוסים יון peptoid הפיצול הנובע מסה ספקטרומטר מחקרים, המידע המבני של peptoids מוגבלים מאוד.
Peptoids יכול להיות בקלות מסונתז באמצעות שיטה מעבדתי. השיטה מפותח כרוך איטראציה של שני שלבים מונומר תוספת מחזור16,17. במחזור כל תוספת, אמין מאוגד-שרף הוא acetylated על ידי haloacetic חומצה (בדרך כלל bromoacetic, BMA), זה מלווה תגובת הדחק עם אמין ראשי. למרות פרוטוקולים אוטומטיים סינתזה הוחלו באופן שגרתי של סינתזה peptoid, peptoids יכול להיות מסונתז באופן ידני עם תשואות מצוינות כימיה סטנדרטי מעבדה16,18,19, 20.
המעבדה שלנו אימצו את השיטה של סינתזה peptoid ידנית, פשוטה את המנגנון בשימוש השיטות הקיימות. בעבר למדנו את דפוסי פיצול של סדרת peptoids באמצעות MS/MS טכניקות21,22,23. התוצאות שלנו מראים כי peptoids לייצר fragmentations האופייני כאשר הם נחשפים התנגשות-induced דיסוציאציה (CID)21,23 או לכידת אלקטרון דיסוציאציה (ECD)22 ניסויים. במאמר זה נדגים כיצד oligo-peptoids יכול להיות מסונתז במעבדה לכימיה סטנדרטי, כיצד לבצע את הניסויים CID באמצעות ספקטרומטר מסה טריפל-פאול וכיצד לנתח את הנתונים ספקטרלי. Peptoid כדי להיות מסונתז והוא מאופיין הוא nonamer עם acetylation N-מסוף, amidation C-מסוף, Ac-Nae-(Npe-Nme)4-NH2. המבנה של peptoid מוצג באיור1.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>ESI-triple quadrupole mass spectrometer, Varian 320L</td>
			<td>Agilent Technologies Inc.</td>
			<td></td>
			<td>The mass spectrometer was acquired from Varian, Inc.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Varian MS workstation, Version 6.9.2, a data acquisition and data review software</td>
			<td>Varian Inc.</td>
			<td></td>
			<td>The software is a part of the Varian 320L package</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Burrell Scientific Wrist-action shaker, Model 75 DD</td>
			<td>Fisher Scientific International Inc.</td>
			<td>14-400-126</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hermle Centrifuge, Model Z 206 A</td>
			<td>Hermle Labortechnik GmbH</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Solid phase reaction vessel, 10 mL</td>
			<td>Torviq</td>
			<td>SF-1000</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pressure caps for reaction vessels</td>
			<td>Torviq</td>
			<td>PC-SF</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Syringe filters, pore size 0.2 &#956;m</td>
			<td>Fisher Scientific Inc.</td>
			<td>03-391-3B</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Syringe filters, pore size 0.45 &#956;m</td>
			<td>Fisher Scientific Inc.</td>
			<td>03-391-3A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Polypropylene centrifuge tuges, 50 mL</td>
			<td>VWR International, LLC.</td>
			<td>490001-626</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Polypropylene centrifuge tuges, 15 mL</td>
			<td>VWR International, LLC.</td>
			<td>490001-620</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ChemBioDraw, Ultra, Version 12.0</td>
			<td>CambridgeSoft Corporation</td>
			<td></td>
			<td>CambridgeSoft is now part of PerkinElmer Inc.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Styrofoam cup, 12 Oz</td>
			<td>Common Supermarket</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Rink amide resin</td>
			<td>Chem-Impex International, Inc.</td>
			<td>10619</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Piperidine</td>
			<td>Chem-Impex International, Inc.</td>
			<td>02351</td>
			<td>Highly toxic</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>N, N&#8217;-diisopropylcarbodiimide</td>
			<td>Chem-Impex International, Inc.</td>
			<td>00110</td>
			<td>Highly toxic</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Bromoacetic acid</td>
			<td>Chem-Impex International, Inc.</td>
			<td>26843</td>
			<td>Highly toxic</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>2-Phenylethylamine</td>
			<td>VWR International, LLC.</td>
			<td>EM8.07334.0250</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>2-Methyoxyethylamine</td>
			<td>Sigma-Aldrich Co. LLC.</td>
			<td>241067</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>N-Boc-ethylenediamine</td>
			<td>VWR International, LLC.</td>
			<td>AAAL19947-06</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Acetic anhydride</td>
			<td>Sigma-Aldrich Co. LLC.</td>
			<td>252845</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>N, N-dimethylformamide</td>
			<td>VWR International, LLC.</td>
			<td>BDH1117-4LG</td>
			<td>Further distillation before use</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>N, N-diisopropylethylamine</td>
			<td>Chem-Impex International, Inc.</td>
			<td>00141</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Triisopropylsilane</td>
			<td>Chem-Impex International, Inc.</td>
			<td>01966</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Trifluoroacetic acid</td>
			<td>Chem-Impex International, Inc.</td>
			<td>00289</td>
			<td>Highly toxic</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Millipore MILLI-Q Academic Water Purification System</td>
			<td>Millipore Corporation</td>
			<td>ZMQP60001</td>
			<td>For generating HPLC grade water</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>HPLC-grade Water</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Produced from Millipore MILLI-Q&#174; Academic Water Purification System</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Methanol</td>
			<td>Pharmco-Aaper</td>
			<td>339USP/NF</td>
			<td>HPLC grade</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Acetonitrile</td>
			<td>Fisher Scientific International, Inc.</td>
			<td>A998-4</td>
			<td>HPLC grade</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Diethyl ether</td>
			<td>VWR International, LLC.</td>
			<td>BDH1121-19L</td>
			<td>Further distillation before use</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dichloromethane</td>
			<td>VWR International, LLC.</td>
			<td>BDH1113-19L</td>
			<td>Further distillation before use</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Nitrogen gas</td>
			<td>Fresno Oxygen/Barnes Supply</td>
			<td>NIT 50-C-F</td>
			<td>Ultra high purity, 99.9995%</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Argon gas</td>
			<td>Fresno Oxygen/Barnes Supply</td>
			<td>ARG 50-C-F</td>
			<td>Ultra high purity, 99.9995%</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

synthesis and mass spectrometry analysis of oligo-peptoids

Peptoids הם שבשליטת רצף מחקה-פפטיד oligomers המורכב מיחידות N alkylated גליצין. בין יישומים פוטנציאליים רבים, peptoids חשב כסוג של אחסון מידע מולקולרית. ניתוח ספקטרומטר מסה נחשב לשיטת הבחירה עבור רצף peptoids. Peptoids יכול להיות מסונתז באמצעות הכימיה מעבדתי באמצעות מעגל התגובה החוזרת בשני שלבים. כאן אנו מציגים שיטה לסנתז באופן ידני oligo-peptoids, כדי לנתח את רצף peptoids באמצעות טכניקות ספקטרומטר מסה (MS/MS) טנדם. Peptoid לדוגמה הוא nonamer המורכבת לסירוגין N-(2-methyloxyethyl) גליצין (Nme) ו N-(2-phenylethyl) גליצין (Npe), וכן של N-(2-aminoethyl) גליצין (נאה)-קצה אמיני. הנוסחה רצף של peptoid אצמנ Ac-Nae-(Npe-Nme)4-NH2, Ac קבוצת אצטיל. הסינתזה מתרחש כלי זמין מסחרית מוצק-שלב התגובה. השרף אמיד רינק משמש את התמיכה מוצק להניב את peptoid עם קבוצת אמיד-קצה קרבוקסילי. Peptoid ובמוצר נענשים רצף ניתוח באמצעות ספקטרומטר מסה טריפל-פאול מצמידים אל מקור יינון ספקטרומטריית electrospray. המדידה MS/MS מייצרת קשת של יונים שבר הנובע הדיסוציאציה של peptoid טעון. היונים פרגמנט מסודרים בהתבסס על הערכים של היחס בנפח גדול לתשלום (מ/z). הערכים מ/z של היונים פרגמנט מושווים כנגד ההמונים הנומינלי של יונים פרגמנט תיאורטית החזוי, על פי התכנית של פיצול peptoid. הניתוח יוצר תבנית פיצול של peptoid טעון. תבנית פיצול הוא מתואם רצף מונומר של peptoid נייטרלית. בהקשר זה, ניתוח MS קורא את המידע רצף של peptoids.

מבנה peptoid 9-מר עם acetylation N-מסוף, Ac-Nae-(Npe-Nme)4-NH2, מוצג באיור1. Peptoid היה מסונתז באופן ידני מגרגרי התגובה פוליפרופילן fritted דרך הגישה מעבדתי. שרף אמיד רינק (0.047 mmol, 84 מ ג עם טעינת 0.56 mmol/g) משמש את התמיכה מוצק להניב את peptoid עם amidated קצה קרבוקסילי. שרשרת peptoid זה נבנה על ידי מספר מחזורים של מונומר בנוסף. כל מחזור תוספת מונומר כרוך תגובות שני שלבים, bromoacetylation ותזוזה. Bromoacetylation מושגת על-ידי הוספת 0.8 מ' BMA פתרון והפתרון DIC 0.8 מ', התגובה לוקח 20 דקות. העקירה מושגת על-ידי הוספת פתרון אמין 1.0 M המוצר acetylation, acetylation 1 ה N-מסוף לוקח התגובה בוצע על-ידי הוספת פתרון קוקטייל המכיל 92 µL של אנהידריד אצטי, 43.5 µL של DIPEA, 2 מיליליטר DMF. Peptoid זה שהבקיע את מ השרף על-ידי הוספת פתרון קוקטייל המכיל מ 3.8 ל TFA µL 100 טיפים, 100 µL של HPLC-כיתה ח2O, לוקח תגובת ה' 2 TFA הוסר בשכונה על ידי פיצוץ בזרם של גז חנקן עד צמיגה 1 מ"ל פתרון נותר. המוצר peptoid ארגונייט שוקע בתוך דיאתיל אתר מבודד על ידי צנטריפוגה, ואתה זה מלווה שתי חזרות של lyophilization. Peptoid שנוצר הוא מספיק טהורות לניתוח MS/MS.
ערכת פיצול החזוי עבור peptoid מוצג באיור 2a, איפה הפרוטונים במעגל מקווקו מציין את "פרוטון ניידים" שיזרז פיצול peptoid במהלך הניסוי CID. השברים יון peptoid-הקשרים אמיד לאורך עמוד השדרה peptoid, אשר האתרים פיצול מסומנים באמצעות קווים מקווקווים. השברים N-מסוף מסומנים כמו יונים מסוג B, C-מסוף שברי מסומנים כמו יונים מסוג Y. אם הפיצול מתרחש בכלל אמיד זמין איגרות החוב, בסך הכל שמונה N-מסוף שברים, ב'1 -ב'8, ולא סכום כולל של שמונה קטעים C-מסוף, Y1 -Y8, היה יוצר. כל שבר יש ערך מ/z המתאים הוא מחושב על ידי סיכום ההמונים הנומינלי של רכיבים כל השבר. בתור דוגמה, המבנים, ערכי מ/z (גושים הנומינלית) המתאימים של B4-יון ו- Y5-יון מוצגות באיור איור 2b. נוסחת המבנה הכימי של יונים4 B C31H42N5או6+, המסה הנומינלי מחושב על-ידי המשוואה (31 x 12) + (42 x 1) + (5 x 14) + (6 x 16) = 580. מאחר B4 יון טעון ביחידים, הערך מ/z יהיה 580/1 = 580. ב- איור 2b, המבנה של ה B4-יון הוא מפושטת טופס (ראה דיון בסעיף). הערכים מ מחושב/z (גושים הנומינלית) של יונים כל קטע ב'1-ב'8 ו -Y Y18 ניתנת טבלה1.
הניתוח המוני כולל שני תהליכים. התהליך הראשון הוא לבצע את ניתוח ספקטרומטר מסה סריקה מלאה של הדגימה peptoid. תוצאה זו מציינת אם המדגם כולל חסרה peptoid, ואת הטוהר היחסי של המדגם. הספקטרום המוני סריקה מלאה של יונים peptoid מוצג באיור 3, שבו הערכים מ/z יעוגלו למספר השלם הקרוב ביותר. הפסגה-מ/z 1,265 תואמת peptoid protonated, הפסגה-מ/z 1,287 מקביל יון נתרן adduct של peptoid. שתי הפסגות מ/z 633, מ/z 644 יתאימו כפליים protonated, peptoids protonated מעורב-sodiated, בהתאמה. תוצאות אלו מראים כי המדגם peptoid הוא מספיק טהורות בביצוע ניתוח MS/MS.
התהליך השני בניתוח המוני הוא לבצע את הניסוי MS/MS-peptoid protonated-m/z 1,265. תהליך זה כולל לבודד את יון peptoid מבשר על ידי היחידה פאול הראשון, מזימות peptoid יונים ב- CID ומיון היונים שבר על פי ערכיהם מ/z על ידי היחידה פאול השלישי. הספקטרום המתקבל מוצג באיור 4, איפה הערכים מ/z יעוגלו למספר השלם הקרוב ביותר. הפסגה-מ/z 1,265 מקביל peptoid protonated. הפסגות אחרים-ערכים נמוכים יותר מ/z תואמות היונים רסיס של יונים peptoid. היונים פרגמנט מוקצים B-יונים או Y-יונים על-ידי השוואת הערכים שלהם מ/z האלה החזוי (ראה טבלה1) המבוסס על ערכת פיצול peptoid (באיור 2). שבעה Y-יונים (Y2 Y8) ו- B 7-יונים (B1 ל- B7) נוצרות עם abundances הנצפה. שים לב כי השפע של היונים Y הוא גבוה בהרבה מזה של רוב B-יונים.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56652/56652fig1.jpg"> איור 1: מבנה כימי של peptoid Ac-Nae-(Npe-Nme)4-NH2. Peptoid היה מסונתז באופן ידני באמצעות הגישה מעבדתי. <a href="//cloudflare-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/56652/56652fig1large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56652/56652fig2.jpg"> איור 2: שיטת הפיצול peptoid protonated Ac-Nae-(Npe-Nme)4-NH2. השברים יון peptoid-הקשרים אמיד לאורך עמוד השדרה peptoid לייצר סדרה של N-מסוף קטעים בשם B-יונים וסדרה של קטעים C-מסוף שנקרא Y-יונים. a) חזה שיטת הפיצול peptoid protonated Ac-Nae-(Npe-Nme)4-NH2. קווים מקווקווים מציינים את האתרים פיצול סמלים B1 ב'8 מצביעים על השברים N-מסוף, סמלים Y1 ל- Y8 מצביעים על השברים C-מסוף; ב) פיצול הדגימה במבנים סכמטי. המבנים להראות את B4-יון ו- Y5-יון עם מ' המתאימה/z ערכים, בהתאמה. הערכים מ/z מחושבים לפי סיכום ההמונים הנומינלי של היסודות המבנים. <a href="//cloudflare-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/56652/56652fig2large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56652/56652fig3.jpg"> איור 3: סריקה מלאה המוני הספקטרום של peptoid Ac-Nae-(Npe-Nme)4-NH2, איפה הערכים מ/z יעוגלו למספר השלם הקרוב ביותר. הפסגה-מ/z 1,265 מקביל יון peptoid, [P + H]+, ועל הפסגה-מ/z 1,287 מקביל יון נתרן adduct של peptoid, [P + Na]+. שתי הפסגות מ/z 633, מ/z 644 מקבילים peptoid כפליים טעונה, [P + 2 H]2 + , [P + H +] Na2 +, בהתאמה. <a href="//cloudflare-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/56652/56652fig3large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56652/56652fig4.jpg"> איור 4: MS/MS הספקטרום של peptoid protonated Ac-Nae-(Npe-Nme)4-NH2 בתווית עם שברי שהוקצו. הפסגה-מ/z 1,265 תואמת peptoid protonated, [P + H]+, ואת הפסגות עם ערכים נמוכים יותר מ/z שיתאימו היונים פרגמנט. B - ו Y-היונים מוקצות על-ידי השוואת הערכים שלהם מ/z האלה מחושב בהתבסס על ערכת פיצול של יונים peptoid. <a href="//cloudflare-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/56652/56652fig4large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.</a>
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody>
<tr>
<td>B-יון</td>
			<td>מ/z ערך (מסה נומינלי)</td>
			<td>Y-יון</td>
			<td>מ/z ערך (מסה נומינלי)</td>
		</tr>
<tr>
<td>B1
</td>
			<td>143</td>
			<td>Y1
</td>
			<td>133</td>
		</tr>
<tr>
<td>B2
</td>
			<td>304</td>
			<td>Y2
</td>
			<td>294</td>
		</tr>
<tr>
<td>B3
</td>
			<td>419</td>
			<td>Y3
</td>
			<td>409</td>
		</tr>
<tr>
<td>B4
</td>
			<td>580</td>
			<td>Y4
</td>
			<td>570</td>
		</tr>
<tr>
<td>B5
</td>
			<td>695</td>
			<td>Y5
</td>
			<td>685</td>
		</tr>
<tr>
<td>B6
</td>
			<td>856</td>
			<td>Y6
</td>
			<td>846</td>
		</tr>
<tr>
<td>B7
</td>
			<td>971</td>
			<td>Y7
</td>
			<td>961</td>
		</tr>
<tr>
<td>B8
</td>
			<td>1132</td>
			<td>Y8
</td>
			<td>1122</td>
		</tr>
</tbody></table>טבלה 1: תאורטית מ/z ערכים מחושבת בהתבסס על ערכת פיצול החזוי של peptoid protonated Ac-Nae-(Npe-Nme) 4 -NH 2 . B-יונים ו- Y-יונים מציינים היונים פרגמנט התואם את קצה אמיני, את קצה קרבוקסילי, בהתאמה. כל ערך מ/z (מסה הנומינלית) הוא מחושב על ידי סיכום ההמונים הנומינלי של הרכיבים ביון שבר.

Watch this Scientific Journal Video about Synthesis and Mass Spectrometry Analysis of Oligo-peptoids at JoVE.com

Synthesis and Mass Spectrometry Analysis of Oligo-peptoids

סינתזה וניתוח ספקטרומטר מסה של Oligo-peptoids

פרוטוקול המתואר לסינתזה ידנית של oligo-peptoids ואחריו רצף ניתוח באמצעות ספקטרומטר מסה.

Peptoids are sequence-controlled peptide-mimicking oligomers consisting of N-alkylated glycine units. Among many potential applications, peptoids have ...

synthesis-and-mass-spectrometry-analysis-of-oligo-peptoids

Nanyang Technological University

Research

JoVE Journal

Chemistry

10.6K Views.  University of the Pacific. פרוטוקול המתואר לסינתזה ידנית של oligo-peptoids ואחריו רצף ניתוח באמצעות ספקטרומטר מסה.

Video: Synthesis and Mass Spectrometry Analysis of Oligo-peptoids

Analyzing Protein Dynamics Using Hydrogen Exchange Mass Spectrometry

All cellular processes depend on the functionality of proteins. Although the functionality of a given protein is the direct consequence of its unique amino acid sequence, it is only realized by the folding of the polypeptide chain into a single defined three-dimensional arrangement or more commonly into an ensemble of interconverting conformations. Investigating the connection between protein conformation and its function is therefore essential for a complete understanding of how proteins are able to fulfill their great variety of tasks. One possibility to study conformational changes a protein undergoes while progressing through its functional cycle is hydrogen-1H/2H-exchange in combination with high-resolution mass spectrometry (HX-MS). HX-MS is a versatile and robust method that adds a new dimension to structural information obtained by e.g. crystallography. It is used to study protein folding and unfolding, binding of small molecule ligands, protein-protein interactions, conformational changes linked to enzyme catalysis, and allostery. In addition, HX-MS is often used when the amount of protein is very limited or crystallization of the protein is not feasible. Here we provide a general protocol for studying protein dynamics with HX-MS and describe as an example how to reveal the interaction interface of two proteins in a complex. &#160;&#160;

Protein conformation and dynamics are key to understanding the relationship between protein structure and function. Hydrogen exchange coupled with high-resolution mass spectrometry is a versatile method to study the conformational dynamics of proteins as well as characterizing protein-ligand and protein-protein interactions, including contact interfaces and allosteric effects.

ניתוח דינמיקת חלבון באמצעות מימן Exchange ספקטרומטריית מסה

All cellular processes depend on the functionality of proteins. Although the functionality of a given protein is the direct consequence of its unique ...

Analysis of Volatile and Oxidation Sensitive Compounds Using a Cold Inlet System and Electron Impact Mass Spectrometry

This video presents a protocol for the mass spectrometrical analysis of volatile and oxidation sensitive compounds using electron impact ionization. The analysis of volatile and oxidation sensitive compounds by mass spectrometry is not easily achieved, as all state-of-the-art mass spectrometric methods require at least one sample preparation step, e.g., dissolution and dilution of the analyte (electrospray ionization), co-crystallization of the analyte with a matrix compound (matrix-assisted laser desorption/ionization), or transfer of the prepared samples into the ionization source of the mass spectrometer, to be conducted under atmospheric conditions. Here, the use of a sample inlet system is described which enables the analysis of volatile metal organyls, silanes, and phosphanes using a sector field mass spectrometer equipped with an electron impact ionization source. All sample preparation steps and the sample introduction into the ion source of the mass spectrometer take place either under air-free conditions or under vacuum, enabling the analysis of compounds highly susceptible to oxidation. The presented technique is especially of interest for inorganic chemists, working with metal organyls, silanes, or phosphanes, which have to be handled using inert conditions, such as the Schlenk technique. The principle of operation is presented in this video.

This video presents a protocol for the mass spectrometrical analysis of volatile and oxidation sensitive compounds using electron impact ionization. The presented technique is especially of interest for inorganic chemists, working with metal organyls, silanes, or phosphanes which have to be handled using inert conditions, such as the Schlenk technique.

ניתוח של תרכובות נדיפות רגישות וחמצון באמצעות מערכת קרה מפרצון ואלקטרוני השפעה המוני ספקטרומטריית

This video presents a protocol for the mass spectrometrical analysis of volatile and oxidation sensitive compounds using electron impact ionization. The ...

Visualization of Ambient Mass Spectrometry with the Use of Schlieren Photography

This manuscript outlines how to visualize mass spectrometry ambient ionization sources using schlieren photography. In order to properly optimize the mass spectrometer, it is necessary to characterize and understand the physical principles of the source. Most commercial ambient ionization sources utilize jets of nitrogen, helium, or atmospheric air to facilitate the ionization of the analyte. As a consequence, schlieren photography can be used to visualize the gas streams by exploiting the differences in refractive index between the streams and ambient air for visualization in real time. The basic setup requires a camera, mirror, flashlight, and razor blade. When properly configured, a real time image of the source is observed by watching its reflection. This allows for insight into the mechanism of action in the source, and pathways to its optimization can be elucidated. Light is shed on an otherwise invisible situation.

This paper presents a protocol for the visualization of gaseous streams of an ambient ionization source using schlieren photography and mass spectrometry.

ויזואליזציה של ספקטרומטריית אמביינט המוני עם השימוש של צילומי שליארן

This manuscript outlines how to visualize mass spectrometry ambient ionization sources using schlieren photography. In order to properly optimize the mass ...

Rapid High-throughput Species Identification of Botanical Material Using Direct Analysis in Real Time High Resolution Mass Spectrometry

We demonstrate that direct analysis in real time-high resolution mass spectrometry can be used to produce mass spectral profiles of botanical material, and that these chemical fingerprints can be used for plant species identification. The mass spectral data can be acquired rapidly and in a high throughput manner without the need for sample extraction, derivatization or pH adjustment steps. The use of this technique bypasses challenges presented by more conventional techniques including lengthy chromatography analysis times and resource intensive methods. The high throughput capabilities of the direct analysis in real time-high resolution mass spectrometry protocol, coupled with multivariate statistical analysis processing of the data, provide not only class characterization of plants, but also yield species and varietal information. Here, the technique is demonstrated with two psychoactive plant products, Mitragyna speciosa (Kratom) and Datura (Jimsonweed), which were subjected to direct analysis in real time-high resolution mass spectrometry followed by statistical analysis processing of the mass spectral data. The application of these tools in tandem enabled the plant materials to be rapidly identified at the level of variety and species.

A method for species identification of botanical material by direct analysis in real time-high resolution mass spectrometry and multivariate statistical analysis is presented.

ראפיד תפוקה גבוהה זיהוי מינים של חומר הבוטני באמצעות ניתוח ישיר בזמן אמת רזולוציה גבוהה ספקטרומטריית מסה

We demonstrate that direct analysis in real time-high resolution mass spectrometry can be used to produce mass spectral profiles of botanical material, ...

Real-time Breath Analysis by Using Secondary Nanoelectrospray Ionization Coupled to High Resolution Mass Spectrometry

Exhaled volatile organic compounds (VOCs) have aroused considerable interest, since they can serve as biomarkers for disease diagnosis and environmental exposure in a non-invasive manner. In this work, we present a protocol to characterize the exhaled VOCs in real time by using secondary nanoelectrospray ionization coupled to high resolution mass spectrometry (Sec-nanoESI-HRMS). The homemade Sec-nanoESI source was readily set up based on a commercial nanoESI source. Hundreds of peaks were observed in the background-subtracted mass spectra of exhaled breath, and the mass accuracy values are -4.0-13.5 ppm and -20.3-1.3 ppm in the positive and negative ion detection modes, respectively. The peaks were assigned with accurate elemental composition according to the accurate mass and isotopic pattern. Less than 30 s is used for one exhalation measurement, and it takes approximately 7 min for six replicated measurements.

A protocol for characterizing chemical composition of exhaled breath in real time by using secondary nanoelectrospray ionization coupled to high resolution mass spectrometry is demonstrated.

אנליזת נשימה בזמן אמת באמצעות Nanoelectrospray משני יינון מצמידים ספקטרומטר מסה ברזולוציה גבוהה

Exhaled volatile organic compounds (VOCs) have aroused considerable interest, since they can serve as biomarkers for disease diagnosis and environmental ...

Analyzing Protein Architectures and Protein-Ligand Complexes by Integrative Structural Mass Spectrometry

Proteins are an important class of biological macromolecules that play many key roles in cellular functions including gene expression, catalyzing metabolic reactions, DNA repair and replication. Therefore, a detailed understanding of these processes provides critical information on how cells function. Integrative structural MS methods offer structural and dynamical information on protein complex assembly, complex connectivity, subunit stoichiometry, protein oligomerization and ligand binding. Recent advances in integrative structural MS have allowed for the characterization of challenging biological systems including large DNA binding proteins and membrane proteins. This protocol describes how to integrate diverse MS data such as native MS and ion mobility-mass spectrometry (IM-MS) with molecular dynamics simulations to gain insights into a helicase-nuclease DNA repair protein complex. The resulting approach provides a framework for detailed studies of ligand binding to other protein complexes involved in important biological processes.

Mass spectrometry (MS) has emerged as an important tool for the investigation of structure and dynamics of macromolecular assemblies. Here, we integrate MS-based approaches to interrogate protein complex formation and ligand binding.

ניתוח ארכיטקטורות חלבון חלבון-ליגנד מתחמי באמצעות ספקטרומטר מסה מבניים אינטגרטיבית

Proteins are an important class of biological macromolecules that play many key roles in cellular functions including gene expression, catalyzing ...

Integrated Cell Manipulation Platform Coupled with the Single-probe for Mass Spectrometry Analysis of Drugs and Metabolites in Single Suspension Cells

Single cell mass spectrometry (SCMS) enables sensitive detection and accurate analysis of broad ranges of cellular species on the individual-cell level. The single-probe, a microscale sampling and ionization device, can be coupled with a mass spectrometer for on-line, rapid SCMS analysis of cellular constituents under ambient conditions. Previously, the single-probe SCMS technique was primarily used to measure cells immobilized onto a substrate, limiting the types of cells for studies. In the current study, the single-probe SCMS technology has been integrated with a cell manipulation system, typically used for in vitro fertilization. This integrated cell manipulation and analysis platform uses a cell-selection probe to capture identified individual floating cells and transfer the cells to the single-probe tip for microscale lysis, followed by immediate mass spectrometry analysis. This capture and transfer process removes the cells from the surrounding solution prior to analysis, minimizing the introduction of matrix molecules in the mass spectrometry analysis. This integrated setup is capable of SCMS analysis of targeted patient-isolated cells present in body fluids samples (e.g., urine, blood, saliva, etc.), allowing for potential applications of SCMS analysis to human medicine and disease biology.

An integrated cell manipulation platform is developed for use in conjunction with a single-probe mass spectrometry setup for the on-line analysis of individual suspension cells under ambient conditions.

משולב תאים מניפולציה פלטפורמה ביחד עם יחיד-בדיקה עבור ניתוח ספקטרומטר המסה של תרופות מטבוליטים בתאים ההשעיה יחיד

Single cell mass spectrometry (SCMS) enables sensitive detection and accurate analysis of broad ranges of cellular species on the individual-cell level. ...

Analysis of Complex Molecules and Their Reactions on Surfaces by Means of Cluster-Induced Desorption/Ionization Mass Spectrometry

Desorption/Ionization Induced by Neutral SO2 Clusters (DINeC) is employed as a very soft and efficient desorption/ionization technique for mass spectrometry (MS) of complex molecules and their reactions on surfaces. DINeC is based on a beam of SO2 clusters impacting on the sample surface at low cluster energy. During cluster-surface impact, some of the surface molecules are desorbed and ionized via dissolvation in the impacting cluster; as a result of this dissolvation-mediated desorption mechanism, low cluster energy is sufficient and the desorption process is extremely soft. Both surface adsorbates and molecules of which the surface is composed of can be analyzed. Clear and fragmentation-free spectra from complex molecules such as peptides and proteins are obtained. DINeC does not require any special sample preparation, in particular no matrix has to be applied. The method yields quantitative information on the composition of the samples; molecules at a surface coverage as low as 0.1 % of a monolayer can be detected. Surface reactions such as H/D exchange or thermal decomposition can be observed in real-time and the kinetics of the reactions can be deduced. Using a pulsed nozzle for cluster beam generation, DINeC can be efficiently combined with ion trap mass spectrometry. The matrix-free and soft nature of the DINeC process in combination with the MSn capabilities of the ion trap allows for very detailed and unambiguous analysis of the chemical composition of complex organic samples and organic adsorbates on surfaces.

Neutral SO2 clusters of low kinetic energy (&#60; 0.8 eV/constituent) are used to desorb complex surface molecules such as peptides or lipids for further analysis by means of mass spectrometry using an ion trap mass spectrometer. No special sample preparation is required, and real-time observation of reactions is possible.

ניתוח של מולקולות מורכבות והתגובות שלהם על משטחים באמצעות מצבר-המושרה באמצעות אשכול/אינון המסה ספקטרומטריה

Desorption/Ionization Induced by Neutral SO2 Clusters (DINeC) is employed as a very soft and efficient desorption/ionization technique for mass ...

Capillary Electrophoresis-based Hydrogen/Deuterium Exchange for Conformational Characterization of Proteins with Top-down Mass Spectrometry

Resolving conformational heterogeneity of multiple protein states that coexist in solution remains one of the main obstacles in the characterization of protein therapeutics and the determination of the conformational transition pathways critical for biological functions, ranging from molecular recognition to enzymatic catalysis. Hydrogen/deuterium exchange (HDX) reaction coupled with top-down mass spectrometric (MS) analysis provides a means to characterize protein higher-order structures and dynamics in a conformer-specific manner. The conformational resolving power of this technique is highly dependent on the efficiencies of separating protein states at the intact protein level and minimizing the residual non-deuterated protic content during the HDX reactions. 
Here we describe a capillary electrophoresis (CE)-based variant of the HDX MS approach that aims to improve the conformational resolution. In this approach, proteins undergo HDX reactions while migrating through a deuterated background electrolyte solution (BGE) during the capillary electrophoretic separation. Different protein states or proteoforms that coexist in solution can be efficiently separated based on their differing charge-to-size ratios. The difference in electrophoretic mobility between proteins and protic solvent molecules minimizes the residual non-deuterated solvent, resulting in a nearly complete deuterating environment during the HDX process. The flow-through microvial CE-MS interface allows efficient electrospray ionization of the eluted protein species following a rapid mixing with the quenching and denaturing modifier solution at the outlet of the sprayer. The online top-down MS analysis measures the global deuteration level of the eluted intact protein species, and subsequently, the deuteration of their gas-phase fragments. This paper demonstrates this approach in differential HDX for systems, including the natural protein variants coexisting in milk.

Presented here is a protocol for a capillary electrophoresis-based hydrogen/deuterium exchange (HDX) approach coupled with top-down mass spectrometry. This approach characterizes the difference in higher-order structures between different protein species, including proteins in different states and different proteoforms, by conducting concurrent differential HDX and electrophoretic separation.

חילופי מימן/דיטריום מבוססי נימי אלקטרופורזה לאפיון קונפורמציה של חלבונים עם ספקטרומטריית מסה מלמעלה למטה

Resolving conformational heterogeneity of multiple protein states that coexist in solution remains one of the main obstacles in the characterization of ...

Characterizing RNA Modifications in Single Neurons Using Mass Spectrometry

Post-transcriptional modifications (PTMs) of RNA represent an understudied mechanism involved in the regulation of translation in the central nervous system (CNS). Recent evidence has linked specific neuronal RNA modifications to learning and memory paradigms. Unfortunately, conventional methods for the detection of these epitranscriptomic features are only capable of characterizing highly abundant RNA modifications in bulk tissues, precluding the assessment of unique PTM profiles that may exist for individual neurons within the activated behavioral circuits. In this protocol, an approach is described&#8212;single-neuron RNA modification analysis by mass spectrometry (SNRMA-MS)&#8212;to simultaneously detect and quantify numerous modified ribonucleosides in single neurons. The approach is validated using individual neurons of the marine mollusk, Aplysia californica, beginning with surgical isolation and enzymatic treatment of major CNS ganglia to expose neuron cell bodies, followed by manual single-neuron isolation using sharp needles and a micropipette. Next, mechanical and thermal treatment of the sample in a small volume of buffer is done to liberate RNA from an individual cell for subsequent RNA digestion. Modified nucleosides are then identified and quantified using an optimized liquid chromatography-mass spectrometry method. SNRMA-MS is employed to establish RNA modification patterns for single, identified neurons from A. californica that have known morphologies and functions. Examples of qualitative and quantitative SNRMA-MS are presented that highlight the heterogeneous distribution of RNA modifications across individual neurons in neuronal networks.

Post-transcriptional modifications of RNA represent an understudied layer of translation regulation that has recently been linked to central nervous system plasticity. Here, sample preparation and liquid chromatography-tandem mass spectrometry approach is described for simultaneous characterization of numerous RNA modifications in single neurons.

אפיון שינויי RNA בתאי עצב בודדים באמצעות ספקטרומטריית מסה

Post-transcriptional modifications (PTMs) of RNA represent an understudied mechanism involved in the regulation of translation in the central nervous ...