Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Sự đóng góp của khung phân tử đến các diện tích va chạm IMS của các ion peptide trong pha khí
Tóm tắt
Động lực học phân tử (MD) là một công cụ thiết yếu để liên kết dữ liệu diện tích va chạm được xác định bởi quang phổ ion động (IMS) với các cấu trúc ứng viên (được tính toán). Các phương pháp truyền thống được sử dụng để xác định cấu trúc ion dựa vào việc so sánh các diện tích va chạm đo được với diện tích va chạm tính toán cho cấu trúc có năng lượng thấp nhất từ một tập hợp lớn các cấu trúc ứng viên được tạo ra thông qua nhiều cấp độ của quá trình annealing mô phỏng. Chúng tôi đang phát triển các phương pháp để đánh giá các cấu trúc ứng viên từ một tập hợp nhiều biến thể thay vì chỉ từ cấu trúc có năng lượng thấp nhất. Ở đây, chúng tôi mô tả các mô phỏng tính toán và các phương pháp phân cụm để chỉ định các cấu hình xương cho các ion proton hóa đơn của peptide mẫu (NH2-Met-Ile-Phe-Ala-Gly-Ile-Lys-COOH) được hình thành bởi cả MALDI và ESI, và so sánh cấu trúc của các dẫn xuất MIFAGIK để kiểm tra 'độ nhạy' của phương pháp phân tích cụm. Phân tích cụm gợi ý rằng các ion [MIFAGIK + H]+ được hình thành bởi MALDI chủ yếu có cấu trúc dạng quay mặc dù các ion có năng lượng thấp lại ưa chuộng các cấu hình xoắn từng phần. Mặc dù các ion được hình thành bởi ESI có các diện tích va chạm khác với các ion được hình thành bởi MALDI, kết quả phân tích cụm cho thấy các cấu trúc xương của các ion tương tự nhau. Các biến đổi hóa học (N-acetyl, methylester cũng như việc thêm nhóm Boc hoặc Fmoc) vào MIFAGIK làm thay đổi phân bố của các biến thể khác nhau; những thay đổi nổi bật nhất được quan sát đối với ion [M + Na]+, cho thấy sự ưa thích mạnh mẽ đối với các biến thể xoắn ngẫu nhiên do sự hòa tan mạnh mẽ bởi các nhóm amid xương.
Từ khóa
#động lực học phân tử #ion peptide #quang phổ ion động #diện tích va chạm #phân tích cụmTài liệu tham khảo
Ruotolo, B. T.; Giles, K.; Campuzano, I.; Sandercock, A. M.; Bateman, R. H.; Robinson, C. V. Evidence for Macromolecular Protein Rings in the Absence of Bulk Water. Science 2005, 310, 1658–1661.
Kaddis, C. S.; Lomeli, S. H.; Yin, S.; Berhane, B.; Apostol, M. I.; Kickhoefer, V. A.; Rome, L. H.; Loo, J. A. Sizing Large Proteins and Protein Complexes by Electrospray Ionization Mass Spectrometry and Ion Mobility. J. Am. Soc. Mass Spectrom. 2007, 18, 1206–1216.
Kaddis, C. S.; Loo, J. A. Native protein MS and Ion Mobility: Large Flying Proteins with ESI. Anal. Chem. 2007, 79, 1778–1784.
Loo, J. A.; Kaddis, C. S. Direct characterization of protein complexes by electrospray ionization mass spectrometry and ion mobility analysis; John Wiley & Sons, Inc.: Hoboken, NJ, 2007, pp. 1–23.
Ruotolo, B. T.; Hyung, S.-J.; Robinson, P. M.; Giles, K.; Bateman, R. H.; Robinson, C. V. Ion mobility-mass spectrometry reveals long-lived, unfolded intermediates in the dissociation of protein complexes. Angew. Chem. Int. Ed. 2007, 46, 8001–8004.
Ruotolo, B. T.; Benesch, J. L. P.; Sandercock, A. M.; Hyung, S.-J.; Robinson, C. V. Ion mobility-mass spectrometry analysis of large protein complexes. Nat. Protocols 2008, 3, 1139–1152.
Uetrecht, C.; Versluis, C.; Watts, N. R.; Wingfield, P. T.; Steven, A. C.; Heck, A. J. R. Stability and shape of hepatitis B virus capsids in vacuo. Angew. Chem. Int. Ed. 2008, 47, 6247–6251.
Barrera, N. P.; Di Bartolo, N.; Booth, P. J.; Robinson, C. V. Micelles Protect Membrane Complexes from Solution to Vacuum. Science 2008, 321, 243–246.
Clemmer, D. E.; Hudgins, R. R.; Jarrold, M. F. Naked Protein Conformations: Cytochrome c in the Gas Phase. J. Am. Chem. Soc. 1995, 117, 10141–10142.
Shelimov, K. B.; Jarrold, M. F. Conformations, Unfolding, and Refolding of Apomyoglobin in Vacuum: An Activation Barrier for Gas-Phase Protein Folding. J. Am. Chem. Soc. 1997, 119, 2987–2994.
Hudgins, R. R.; Ratner, M. A.; Jarrold, M. F. Design of Helices hat are Stable in Vacuo. J. Am. Chem. Soc. 1998, 120, 12974–12975.
Ruotolo, B. T.; Verbeck, G. F.; Thomson, L. M.; Gillig, K. J.; Russell, D. H. Observation of conserved solution-phase secondary structure in gas-phase tryptic peptides. J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 4214–4215.
Ruotolo, B. T.; Russell, D. H. Gas-phase conformations of proteolytically derived protein fragments: Influence of solvent on peptide conformation. J. Phys. Chem. B 2004, 108, 15321–15331.
McLean, J. A.; Ruotolo, B. T.; Gillig, K. J.; Russell, D. H. Ion mobility-mass spectrometry: A new paradigm for proteomics. Int. J. Mass Spectrom. 2005, 240, 301–315.
Tao, L.; McLean, J. R.; McLean, J. A.; Russell, D. H. A Collision Cross-Section Database of Singly-Charged Peptide Ions. J. Am. Soc. Mass Spectrom. 2007, 18, 1232–1238.
Ruotolo, B. T.; Verbeck, G. F.; Thomson, L. M.; Woods, A. S.; Gillig, K. J.; Russell, D. H. Distinguishing between phosphorylated and nonphosphorylated peptides with ion mobility-mass spectrometry. J. Proteome Res. 2002, 1, 303–306.
Ruotolo, B. T.; Gillig, K. J.; Woods, A. S.; Egan, T. F.; Ugarov, M. V.; Schultz, J. A.; Russell, D. H. Analysis of phosphorylated peptides by ion mobility-mass spectrometry. Anal. Chem. 2004, 76, 6727–6733.
McLean, J. R.; McLean, J. A.; Wu, Z.; Becker, C.; Pérez, L. M.; Pace, C. N.; Scholtz, J. M.; Russell, D. H. Factors that Influence Helical Preferences for Singly-Charged Gas-Phase Peptide Ions: The Effects of Multiple Charge-Carrying Sites. J. Am. Chem. Soc., submitted.
Wilson, S. R.; Cui, W. Applications of simulated annealing to peptides. Biopolymers 1990, 29, 225–235.
Fernandez-Lima, F. A.; Wei, H.; Gao, Y. Q.; Russell, D. H. On the structure elucidation using IMS and Molecular Dynamics. J. Phys. Chem. A, submitted.
Stearns, J. A.; Boyarkin, O. V.; Rizzo, T. R. Spectroscopic signatures of gas-phase helices: Ac-Phe-(Ala)5-Lys-H+ and Ac-Phe-(Ala)10-Lys-H+. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 13820–13821.
Stearns, J. A.; Guidi, M.; Boyarkin, O. V.; Rizzo, T. R. Conformation-specific infrared and ultraviolet spectroscopy of tyrosine-based protonated dipeptides. J. Chem. Phys. 2007, 127, 154322.
Stearns, J. A.; Mercier, S.; Seaiby, C.; Guidi, M.; Boyarkin, O. V.; Rizzo, T. R. Conformation-specific spectroscopy and photodissociation of cold, protonated tyrosine and phenylalanine. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 11814–11820.
Damsbo, M.; Kinnear, B. S.; Hartings, M. R.; Ruhoff, P. T.; Jarrold, M. F.; Ratner, M. A. Application of evolutionary algorithm methods to polypeptide folding: Comparison with experimental results for unsolvated Ac-(Ala-Gly-Gly)5-LysH+. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2004, 101, 7215–7222.
Carpino, L. A.; Han, G. Y. 9-Fluorenylmethoxycarbonyl function, a new base-sensitive amino-protecting group 1970, 92, 5748–5749.
Reid, G.; Simpson, R.; O’Hair, R. J. A mass spectrometric and ab initio study of the pathways for dehydration of simple glycine and cysteine-containing peptide [M + H]+ ions. J. Am. Soc. Mass Spectrom. 1998, 9, 945–956.
Gillig, K. J.; Ruotolo, B. T.; Stone, E. G.; Russell, D. H.; Fuhrer, K.; Gonin, M.; Schultz, J. A. Coupling high-pressure MALDI with ion mobility/orthogonal time-of-flight mass spectrometry. Anal. Chem. 2000, 72, 3965–3971.
Stone, E.; Gillig, K. J.; Ruotolo, B.; Fuhrer, K.; Gonin, M.; Schultz, A.; Russell, D. H. Surface-induced dissociation on a MALDI-ion mobility-orthogonal time-of-flight mass spectrometer: Sequencing peptides from an “in-solution” protein digest. Anal. Chem. 2001, 73, 2233–2238.
Mason, E. A.; McDaniel, E. W. Transport Properties of Ions in Gases; Wiley: New York, 1988, pp. 1–29.
Sawyer, H. A.; Marini, J. T.; Stone, E. G.; Ruotolo, B. T.; Gillig, K. J.; Russell, D. H. The structure of gas-phase bradykinin fragment 1-5 (RPPGF) ions: an ion mobility spectrometry and H/D exchange ion-molecule reaction chemistry study. J. Am. Soc. Mass Spectrom. 2005, 16, 893–905.
Shvartsburg, A. A.; Jarrold, M. F. An exact hard-spheres scattering model for the mobilities of polyatomic ions. Chem. Phys. Lett. 1996, 261, 86–91.
Dahl, D. B. Model-Based Clustering for Expression Data via a Dirichlet Process Mixture Model; Cambridge University Press: Cambridge, 2006, 201–218.
Binder, D. A. Bayesian Cluster Analysis. Biometrika 1978, 65, 31–38.
Hubert, L.; Arabie, P. Comparing Partitions. J. Classification 1985, 2, 193–218.
Valentine, S. J.; Counterman, A. E.; Clemmer, D. E. A database of 660 peptide ion cross sections: Use of intrinsic size parameters for bona fide predictions of cross sections. J. Am. Soc. Mass Spectro. 1999, 10, 1188–1211.
Lee, S.-W.; Kim, H. S.; Beauchamp, J. L. Salt Bridge Chemistry Applied to Gas-Phase Peptide Sequencing: Selective Fragmentation of Sodiated Gas-Phase Peptide Ions Adjacent to Aspartic Acid Residues. J. Am. Chem. Soc. 1998, 120, 3188–3195.
Ganesh, S.; Jayakumar, R. Role of N-t-Boc group in helix initiation in a novel tetrapeptide. J. Peptide Res. 2002, 59, 249–256.