Масс-спектрометрическое исследование реакций дейтероводородного обмена ионов биоорганических молекул с дейтероаммиаком с использованием радиочастотного сегментированного квадруполя в качестве молекулярно-ионного реактора

• Автор: Чудинов, Алексей Владимирович
• Шифр специальности: 01.04.17
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Черноголовка
• Количество страниц: 110 с. : ил.

Глава 1. Литературный обзор
1.1 Конформационная структура белков
1.2 Анализ газофазной конформационной структуры биологических молекул
физическими методами с использованием масс-спектрометрии
1.2.1 Методы активированной фрагментации
1.2.2 Измерения сечений рассеяния многозарядных ионов белков
1.3 Анализ газофазной конформационной структуры биологических молекул
химическими методами с использованием масс-спектрометрии
1.3.1 Реакции переноса протонов при анализе конформационных состояний ионов белков
1.3.2 Реакции образования нековалентносвязанных ион-молекулярных комплексов протонированных полипептидов
1.4 Использование реакций газофазного НЛЗ-обмена для исследования конформационной структуры биомолекул
1.4.1 Механизм протекания реакций газофазного НЛЭ-обмена
1.4.2 Вычисление центроспецифичных констант скорости Н/Е)-обмена
1.4.3 Эксперименты по исследованию конформационных состояний протонированных белков методом Н/Е)-обмена
Глава 2. Методика проведения экспериментов
2.1 Экспериментальная установка .т.-.;...т
2.2 Реагенты и реактивы
2.3 Приготовление дейтерирующей смеси и растворов для электрораспыления
2.4 Методика проведения реакций НЛ>обмена
2.4.1 Использование радиочастотного квадруполя в качестве ион-молекулярного реактора

2.4.2 Измерение коэффициентов подвижности протонированных ионов аминокислот и полипептидов
2.4.3 Анализ влияния продольной диффузии на наблюдаемую кинетику реакций, изучаемых с помощью ЯРС*
Глава 3. Модельное описание кинетики НЛЭ-обмена в протонированных ионах аминокислот и полипептидов
3.1 Связь кинетики Н/О-обмена с наблюдаемым распределением интенсивностей изотопных пиков в масс-спектре
3.2 Модель независимого Н/Е)-обмена для каждого отдельного активного атома водорода
3.3 Алгоритм обработки экспериментальных данных
Глава 4. Экспериментальные результаты и их обсуждение
4.1 Кинетика образования нековалентносвязанных комплексов ионов аминокислот с
4.2 Кинетика НЛ)-обмена в ионах аминокислот
4.3 Кинетика Н/О-обмена в ионах полипептидов
4.3.1 Определение кинетических параметров Н/О-обмена в ионах полипептидов
4.3.2 Грамицидин
4.3.3 Лейцин-Энкефалин
4.3.4 Полипептид Ш2
Выводы
Список литературы

За последние годы значительно выросло значение масс* спектрометрических методов анализа в областях науки, связанных с исследованием сложных биоорганических молекул. В основном это произошло благодаря введению в рутинную практику методов мягкой ионизации таких, как ионизация электрораспылением (£57) и матричноактивированная лазерная десорбция/ионизация (МАЮ1), которые позволили переводить молекулярные ионы биологических макромолекул в газовую фазу без сопутствующих процессов образования ионов-фрагментов. Новые методы ионизации в сочетании с универсальностью масс-спектрометрического метода анализа привели к тому, что сейчас его значение для биологии трудно переоценить. Например, масс-спектрометры высокого разрешения с преобразованием Фурье такие, как масс-спектрометры, использующие ион-циклотронный резонанс (£Т-/СЯ), а также, с недавнего времени, масс-спектрометры с орбитальной ионной ловушкой (ОгЬИгар), позволяют определять молекулярные веса биологических соединений с точностью, недостижимой другими методами. Помимо этого, использование тандемной масс-спектрометрии открывает практически неограниченные возможности при расшифровке первичной аминокислотной последовательности белков и полипептидов.
В последнее время внимание исследователей все больше привлекает перспектива^ расширения^ аналитических - возможностей метода масс-спектрометрии, как инструмента для изучения особенностей конформационной структуры биологических ионов, а в том числе и исследование конформационных состояний этих ионов в газовой фазе. Методы исследования газофазных конформационных структур биомолекул с использованием масс-спектрометрии можно условно разделить на физические и химические. Наиболее распространенным физическим методом является метод измерения подвижности ионов белка в электрических полях в газовой
модифицирован и применён к обработке кинетических данных, представленных в главе 4.
При модернизации внесены в рассмотрение и учтены такие важные моменты как начальное изотопное распределение исходного реагента и процессы обратного обмена. Такие процессы с неизбежностью протекают в химическом реакторе из-за присутствия водородсодержащих компонент в исходной дейтерирующей смеси и их необходимо учитывать при описании кинетики наблюдаемого H/D обмена.
3.1 Связь кинетики H/D-обмена с наблюдаемым распределением интенсивностей изотопных пиков в масс-спектре
Основной задачей при численной обработке экспериментальных результатов измерения кинетики H/D-обмена, полученных при масс-спектрометрическом методе регистрации, является разделение скоростей протекания реакции для каждого индивидуального подвижного атома водорода (Н). Ион биомолекулы, участвующий в H/D-обмене, имеет несколько центров, в которых обмен атомов Н на атомы дейтерия (D) может быть рассмотрен как независимый процесс. Зависимость относительного содержания атомов D от времени в таких центрах без конкретизации какой-либо схемы протекающего процесса определяется некоторой функцией n{t). Общее относительное содержание атомом D в биомолекулах с учетом того, что в разных центрах обмена может содержаться разное число активных атомов Н, будет описываться выражением:
и(0=2>д(0, (з.1)

в котором весовые коэффициенты Wj определяются уравнением:
(3-2)
где л(я - число активных Н в данном центре при независимом протекании