用于研究蛋白,核苷酸还是小分子,这里也许有理想的答案 正如其它先进的技术一样,质谱技术冲击带来了市场的膨胀,造成了多选择性的产品,专业性的术语,这也就无形中增加了研究人员选择合适于他们的系统的困难性。正如西雅图Fred Hutchinson癌症研究中心蛋白组主任Philip Gafken所说的那样,“无论大家相信与否,这种技术并没有如它们所被应用的那样被逐渐的了解,研究人员没有认识到利用这种技术的真正目的。” 比如说三级四极质谱仪(Triple Quadrupole Mass Spectrom)是一种相对便宜一点,但扫描速率(scan rate)也相对比较慢的质谱仪,而目前精良的傅立叶变换离子回旋共振质谱仪(Fourier transform ion cyclotron resonance,FTICR)则在精确性和分辨率都是首屈一指的,当然价钱也会比较贵。 Gafken说道,“人们总是倾向于购买一些顶级的产品,但是事实上,这些应用中很大一部分都能由一些相对便宜一点的仪器来完成”,所以我们需要购买适用于各自需要的正确仪器。 1.Protein Chemist级分析 对于protein chemist而言,需要得到的仅仅就是知道他在研究的是什么。通过分析一种蛋白的免疫共沉淀的成份,或者利用二维电泳识别特殊的蛋白斑点,protein chemist就可以了解这种蛋白质的生物学特性了。对于这种应用,快速而并不需要太精确的方法就可以满足需要了。 推荐系统:MALDI+TOF 理由:肽指纹图谱(PePtide Mass Fingerprinting,PMF)和基质辅助激光解析电离飞行时间(matrix-assisted laser desorption ionization-time of flight,MALDI-TOF)质谱是可以考虑的首选方法。 TOF是一种简单的质谱分析系统,灵敏度高,能进行从10原子质量单位到上百上千单位的片段分析。另一个TOF的优点就是分析的速度,伊利诺斯大学的化学副教授Neil Kelleher就表示“这就是它为什么能与MALDI配合工作的原因,你可以以一种高重复率在激光上操作,每秒获得许多光谱。” 而MALDI则是一种首先就可以考虑的方法,但是并不适合如何人,来自华盛顿大学的化学教授,Journal of the American Society for Mass Spectrometry杂志的编辑Michael Gross就说,“如果你的免疫共沉淀中有20或30个蛋白,每一个有50条特殊带,那么你就有1000条带,利用MALDI并不能在气相中打到全部的”,为了得到更多的信息,必需要考虑一个可以提供序列详细信息的任意构造,比如MALDI-TOF-TOF,或者一个更加灵敏的仪器——离子捕获。
2. 灵敏级 难题总是出在事实本质的详细内容当中,对于蛋白而言,那就是指翻译后修饰了。比如说,假设你正在研究包含有乙酰化和三甲基化修饰的组蛋白,但是一个标准的质谱也许无法区别出这两种修饰,这时就需要高精度的仪器了,这种仪器能获得二位或者四位小数位的报告。 推荐系统:LC+ESI+FTICR with ECD
理由:准确度高的仪器可以区别对于所谓的正常(nominal-mass)仪器而言相同的分子,一般认为选择液相色谱(liquid chromatography,LC)与电喷雾电离化(electrospray ionization,ESI),以及傅立叶变换离子回旋共振质谱仪(Fourier transform ion cyclotron resonance,FTICR)相结合能达到高精度和高灵敏度的要求。也许还需要电子捕获解离技术(electron capture dissociation,ECD)来获得可重复的结果。
3.边缘分析级 并不是每一人都对蛋白质感兴趣的,比如说,也许你想知道的是一种特殊的核酸是否包含了不同寻常的或是修饰了的残基(比如methyl-C),以及这些序列定位在那儿。回到这两个问题也许就需要利用到LC-ESI串联质谱(LC-ESI-tandem mass spec),对于前面那个问题需要在负电荷模式里——因为核苷酸是带负电荷的,而后者则需要正电荷模式。 推荐系统:LC+ESI+ION TRAP 或 QUAD+TOF
推荐理由:Limbach博士在进行其核酸实验的时候使用的是LC-ESI线性离子阱(LC-ESI-linear ion trap),LC-ESI-QTOf(quadrupole time of flight hybrid,杂交四矩飞行时间) 质谱两种技术,他指出,“你有哪种特殊的串联质谱并不是关键问题,关键是你需要哪种串联MS功能”,比如要想完成能识别修饰,以及确定多聚核苷酸链中修饰定位在哪儿这两项任务。在这种串联质谱模式中,可以检测离子,降解(比如CID或ECD),然后获得序列以及结构的信息,但是串联质谱并不是都一样的。来自Scripps研究院的细胞生物学家John Yates表示,线性离子阱速度很快,“要比QTOf快许多,但是分辨率和质谱精度要低一些”。但这两种相对于FTICR仪器而言,都是比较便宜的选择。这些都是值得推荐的质谱方法,当然也要考虑相对慢和灵敏度低的缺点,因此需要一个超导磁(superconducting magnet)和有经验的操作人员。
4.混合分析级 对小分子代谢物(比如糖类,脂质)进行详细的分析需要一套不同的仪器设备,也许你就在这个探索的过程中——寻找一种特殊疾病或者药物有效性的生物标记,那么你需要的是能明确得到化学结构的串联质谱分析能力,可供选择的就是LC-ESI-triple quad。但更重要的是,你还要借助多离子方法撒开更广的网,因此我们可以考虑两种选择:APPI(大气压光离子,atmospheric pressure photoionization),和APCI(大气压化学电离,atmospheric pressure chemical ionization)。 推荐系统:LC+ESI+triple quad with multiple ionization sources
5. 计算分析级 一旦你识别了所需的生物标记,也许就需要在成百上千的生物样品中对其进行评估计算,可以考虑的定量应用分析仪器就是triple quad——与液相色谱和电喷雾离子化串联使用。Gafken就认为,“triple quads的关键用途就是真实定量,虽然有许多对蛋白和多肽进行定量,但是如果你需要的是绝对定量,那么最好的方法就是triple-quad仪器。” 推荐系统:LC+ESI+triple quad with single or multiple reaction monitoring