Ultraviolet photodissociation (UVPD) - univerzální a inovativní fragmentace na vyšší úrovni.

03.12.2018

Z hlediska moderních aplikací v hmotnostní spektrometrii je pouhá informace o molekulové hmotě již mnohdy nedostačující. Nezastupitelnou roli tak hrají strukturní informace získané analýzou fragmentačních spekter mateřských iontů za vysokého rozlišení, které jsou následně vyhodnoceny oproti rozsáhlým spektrálním knihovnám.

Dnešní komerčně dostupná MS instrumentace tak musí nutně disponovat řadou fragmentačních technik.

Thermo Scientific™ Orbitrap Fusion™ Lumos™ Tribrid™ nabízí mimo jiné nejen konvenční Collision-induced dissociation (CID), Higher-energy C-trap dissociation (HCD), Electron transfer dissociation (ETD) a Electron-Transfer/Higher-Energy Collision Dissociation (EThcD) ale především pak zcela inovativní Ultraviolet photodissociation (UVPD).

Disociace za účasti fotonů využívá absorpce těchto částic cílovou molekulovou, což vede ke zvýšení její vnitřní energie a následné disociaci. Na rozdíl od srážkou indukovaných disociací (CID, HCD), či ETD, EThcD, jsou zde fotony absorbovány s ohledem na chemickou strukturu cílové molekuly. Z toho důvodu je důležitá volba správné energie záření emitovaného laserem. Cílová molekula je zachycena ve vysokotlakém regionu lineární iontové pasti, kde dochází k fragmentaci. Následné fragmenty jsou podrobeny analýze o vysokém rozlišení v orbitální pasti (Obr. 1 ).

Obr. 1 – Thermo Scientific™ Orbitrap Fusion™ Lumos™ Tribrid™ hmotnostní spektrometr s dodatečným ultraviolet photodissociation (UVPD) zdrojem pro fragmentaci molekul v zádní části lineární iontové pasti.

Použitím výše zmíněného přístupu se otvírají zcela nové možnosti v mnoha aplikačních oblastech.

Vysokorozlišovací analýza MS ² spektra tří segmentů Rituximabu za použití UVPD společně s ETD a EThcD vedla k nárůstu identifikace aminokyselinového složení Fc/2 o 20 %, LC o 20.7 % a Fd o 19.8 % ve srovnání s pokrytím za použití pouze ETD a EThcD fragmentačních spekter (Obr.2).

Obr. 2 – Chromatografická separace tří segmentů (Fc/2, LC, Fd) monoklonální protilátky Rituximab (A) a následná identifikace jejich aminokyselinového složení pomocí analýzy UVPD, ETD a EThcD fragmentačních spekter, porovnání výtěžnosti v závislosti na použité fragmentační technice.

Zásadně nové možnosti pak UVPD přináší v oblasti strukturní identifikace lipidů. Lokalizace dvojných vazeb v molekule triacylglycerolu (TAG) byla donedávna za použití CID nebo HCD nemyslitelná. HRAM-UVPD-MS ⁿ analýza poskytuje podobné fragmentační vlastnosti jako CID/HCD, avšak navíc vznikají ionty indikující polohu dvojných vazeb, viz Obr.3.

Obr. 3 – HRAMS-UVPD-MSn fragmentační spektrum triacylglycerolu (TAG) s vyznačenými diagnostickými iontu pro polohu dvojných vazeb.

Kromě zmíněných proteomických a lipidomických aplikací nabízí UVPD fragmentace bohaté využití ve světě analýzy malých molekul. Za příklad lze vzít studii na konjugátech fenylpropanoidů, tedy látek hrajících důležitou roli například v rostlinných signálních drahách. HRAM-UVPD-MS ⁿ analýza kyseliny chlorogenové ukázala vznik jedinečných fragmentů, které nebyly za použití jiné fragmentační techniky pozorovány a mohou mít významnou informační hodnotu při strukturním stanovování dalších konjugátů této řady látek (Obr.4).

Obr. 4 – Porovnání HRAM-UVPD/HCD-MSn spekter kyseliny chlorogenové. Viditelné jsou specifické fragmenty poskytující pouze UVPD fragmentace.

Pro více informací: https://www.thermofisher.com/order/catalog/product/IQLAAEGAAPFADBMBHQ

Zdroje:

Utilizing UVPD Fragmentation for Plant Molecules: Phenylpropanoids
The “ETD-like” Fragmentation of Small Molecules
Designed to Fragment the Most Challenging Compounds