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JMS-S3000 "SpiralTOF™"의 나선형 모드를 이용한 단백질의 고분해능 측정 [MALDI 애플리케이션]

엠에스팁 No.297

개요

JMS-S3000 "SpiralTOF™"는 매트릭스 보조 레이저 탈착 이온화(MALDI)를 사용하는 TOFMS(time-of-flight mass spectrometer)입니다.
MALDI는 일반적으로 이온화 중에 이온을 온전하게 유지하는 소프트 이온화 기술입니다. 그러나 PSD(post-source decay)라고 하는 이온화 후 자발적인 단편화도 MALDI 분석 중에 발생하는 것으로 잘 알려져 있습니다.
특히, 분석물 분자량이 증가함에 따라 PSD 효과가 더욱 두드러져 결과 질량 스펙트럼이 복잡해지고 전체 분석물 신호가 감소합니다. SpiralTOF™에는 검출기에 도달하는 PSD 이온의 양을 자동으로 줄여 질량 스펙트럼의 복잡성을 최소화하는 17m 접힌 이온 광학 경로가 있습니다. 또한 적절한 매트릭스를 선택하면 PSD를 감소시킬 수 있으며, 이는 차례로 손상되지 않은 단백질 신호를 개선할 수 있습니다.
이 연구에서 우리는 PSD 효과에 대한 여러 매트릭스를 테스트하고 온전한 인슐린, 유비퀴틴 및 시토크롬 C의 고해상도 질량 스펙트럼을 측정하기 위해 JMS-S3000을 사용했습니다.

실험

인슐린(10pmol/μl 1%TFA), 유비퀴틴(100pmol/μl 물) 및 시토크롬 C(10pmol/μl 물)의 세 가지 단백질이 이 실험에 사용되었습니다.
ClCCA(4-클로로-α-시아노신남산)[1]을 70% 아세토니트릴/0.1% TFA(10mg/ml)에 용해시켰다. 또한 단백질 측정에 일반적으로 사용되는 매트릭스인 CHCA(α-cyano-4-hydroxycinnamic acid)와 SA(sinapinic acid)를 사용하여 인슐린도 측정했습니다.
샘플과 각 매트릭스의 혼합 용액을 타겟 플레이트에 스팟팅하고 공기 건조시켰다. 질량 스펙트럼은 SpiralTOF 및 LinearTOF 양이온 모드를 사용하여 획득했습니다.

결과

시작점으로 LinearTOF 모드를 사용하여 그림 1과 같이 각 매트릭스(CHCA, SA 및 ClCCA)로 인슐린을 측정했습니다.
각 경우에 [M+H]+ 피크는 동등한 측정 조건을 사용할 때 모든 행렬에 대해 양호한 신호 대 잡음비를 나타냅니다. 이러한 LinearTOF 결과는 PSD 효과가 일반적으로 중요하지 않은 가속 영역 직후의 이온 상태를 보여줍니다.
CHCA 질량 스펙트럼 피크만 더 넓은 피크 모양을 보여 상대적으로 더 큰 PSD 효과를 나타냅니다. 다음으로, 이 스폿은 SpiralTOF 모드에서 재측정되었으며 결과 질량 스펙트럼은 그림 2에 나와 있습니다.
모든 매트릭스에 대한 질량 스펙트럼은 [M+H]를 보여주었습니다.+ 동위원소 피크 분리가 좋은 피크. 그러나 CHCA 질량 스펙트럼은 SA 및 ClCCA 질량 스펙트럼보다 더 낮은 S/N 비율을 나타내므로 이 특정 매트릭스에 대해 더 높은 PSD 효과가 있다는 LinearTOF 모드 관찰을 뒷받침합니다. SA 및 ClCCA 질량 스펙트럼은 모두 동일한 측정 조건에서 우수한 S/N 비율로 인슐린 피크를 보여주었습니다. 특히 ClCCA 인슐린 피크는 다른 2개의 매트릭스보다 훨씬 높은 S/N 비를 보여 이 매트릭스가 PSD 효과를 최소화하는 데 더 우수함을 나타냅니다.

그림 1. (A) CHCA, (B) SA 및 (C) ClCCA 매트릭스 조건과 함께 LinearTOF 모드를 사용하여 획득한 인슐린의 질량 스펙트럼.

그림 1. (A) CHCA, (B) SA 및 (C) ClCCA 매트릭스 조건과 함께 LinearTOF 모드를 사용하여 획득한 인슐린의 질량 스펙트럼.

그림 2 (A) CHCA, (B) SA 및 (C) ClCCA 매트릭스 조건과 함께 SpiralTOF 모드를 사용하여 획득한 인슐린의 질량 스펙트럼.

그림 2 (A) CHCA, (B) SA 및 (C) ClCCA 매트릭스 조건과 함께 SpiralTOF 모드를 사용하여 획득한 인슐린의 질량 스펙트럼.

다음으로, ClCCA를 사용하여 SpiralTOF 모드에서 유비퀴틴 및 시토크롬 C의 질량 스펙트럼을 획득했습니다(그림 3).
[M+H]+ S/N 비율이 좋은 두 단백질 모두에서 이온이 관찰되었습니다. 또한 유비퀴틴과 시토크롬 C의 동위원소 피크가 잘 분해되었으며, 각 화합물의 질량 분해능은 각각 약 48000 및 36000이었습니다.

그림 3 ClCCA를 사용한 SpiralTOF 모드의 유비퀴틴(A) 및 시토크롬 C(B)의 질량 스펙트럼

그림 3 ClCCA를 사용한 SpiralTOF 모드의 유비퀴틴(A) 및 시토크롬 C(B)의 질량 스펙트럼

요약

SpiralTOF™는 온전한 단백질의 고분해능 측정에 효과적입니다. ClCCA와 같은 적절한 매트릭스 화합물을 선택하면 PSD 효과를 줄이는 데 도움이 되어 분자량이 5000Da 이상인 단백질의 측정이 향상됩니다.

참조

[1] Jaskolla TW, Lehmann WD, Karas M. 4-클로로-α-시아노신남산은 합리적으로 설계된 고급 MALDI 매트릭스입니다. Proc Natl Acad Sci USA 2008;105:12200–12205.

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