离子淌度质谱全新功能：实现非变性膜蛋白复合物的Top-Down分析

沃特世科技（上海）有限公司(Waters)

2024/10/12 09:25

非变性质谱法(Native MS)是研究蛋白质相互作用和了解生物大分子功能的一种颠覆性技术，最近已发展到能够直接分析膜蛋白。这种质谱研究新方向的关键技术是能够进行自上而下的非变性分析，从而实现明确的峰匹配。这种技术要求在样品进入质谱仪前去除去垢剂(Detergent)，并能够选择特定的m/z值，同时能够对所选的母离子进行碰撞活化。

因此，沃特世推出了一款安装在Cyclic IMS质谱的新型增强型去团簇(Enhanced Declustering ED)装置。该装置通过一个振荡器对离子进行碰撞活化，从而实现膜蛋白离子从去垢剂胶束中释放出来，随后利用四极杆来选择分离蛋白质-配体复合物，其后的碰撞池则可以用于解离和鉴定。该方法同时使用离子淌度技术，将碎片离子与相应的母离子进行漂移时间对齐，能大大帮助Top-down质谱解析。利用这种新方法，能够实现对一种从多重配体库中获得的针对Pf MATE的新型化合物，进行可靠的鉴定和解析。

沃特世专利技术Enhanced Declustering Device(ED)装置能够在四极杆质量选择之前持续碰撞激活离子。ED装置位于质谱仪的StepWave(SW)离子导向器中（图1），由两个平行的离子光学器件组成，能够在x方向上施加振荡电压（频率20-200 kHz，峰间振幅0-300 V）。与传统的碰撞池相比，该设计具有以下优势：震荡电压在x方向上加速离子，增加了路径长度（碰撞次数）和碰撞能量，从而不需要大的电压降，即可减少质谱仪低真空区域发生电击穿的风险。

图1. (a) Cyclic IMS质谱仪前面部分结构示意图。ED装置安装在质谱仪的SW离子导向器中。(b) ED装置结构细节图。

PfMATE和OmpF这两种膜蛋白在ED的作用下，其表面活性剂都被有效去除，如图2。随着振幅（单位Vpp：V peak-to-peak）的增大，显著降低了去垢剂的干扰，增强了蛋白质的信号，表明更多的膜蛋白离子从去垢剂胶束中释放出来。

图2. (a) PfMATE的nano电喷雾质谱图，增加ED振幅，去垢剂C8E4干扰降低，膜蛋白信号增强。(b) OmpF的nano电喷雾质谱图，增加ED振幅，去垢剂β-OG干扰降低，膜蛋白信号增强。

强大的膜蛋白分析流程，如图3。首先，ED装置在质谱仪的前端将膜蛋白-配体复合物中的去垢剂去除（图3a，步骤2）。其次，用四极杆分离出蛋白质-配体复合物相对应的母离子，并使用trap碰撞池进行解离（图3a，步骤3和4）。第三步，后面的离子淌度IMS池能够分离蛋白质和配体离子（图3a，步骤5）。最后，这些经过淌度分离的离子在transfer碰撞池产生三级碎片离子，这些离子在离子淌度池中与其前体离子漂移时间对齐（图3a，步骤6和7），利用这一现象可以提高蛋白质结构表征结果的可靠性。

图3. 离子淌度质谱仪进行膜蛋白复合物的Top-Down分析的工作流程。

这一全新的工作流程解决了其它仪器对膜蛋白Native MS分析的限制，提供了一种独特的非常有优势的解决方案，是膜蛋白分析的强大和重要的工具。

如需获得更详细信息，请参见：https://doi.org/10.1021/jasms.4c00190

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