Espectrometría de masas en tándem

Un espectrómetro de masas en tándem híbrido de tiempo de vuelo cuadrupolo .

La espectrometría de masas en tándem , también conocida como MS / MS o MS ² , es una técnica de análisis instrumental en la que dos o más analizadores de masas se acoplan mediante un paso de reacción adicional para aumentar su capacidad de analizar muestras químicas. ^[1] Un uso común de la EM en tándem es el análisis de biomoléculas , como proteínas y péptidos .

Las moléculas de una muestra dada se ionizan y el primer espectrómetro (designado MS1 ) separa estos iones por su relación masa-carga (a menudo expresada como m / zo m / Q). Los iones de una relación m / z particular procedentes de MS1 se seleccionan y luego se dividen en iones de fragmentos más pequeños , por ejemplo, mediante disociación inducida por colisión , reacción ion-molécula o fotodisociación . Estos fragmentos se introducen luego en el segundo espectrómetro de masas ( MS2 ), que a su vez separa los fragmentos por su relación m / z y detectaellos. El paso de fragmentación permite identificar y separar iones que tienen relaciones m / z muy similares en espectrómetros de masas regulares.

Estructura

La espectrometría de masas en tándem incluye espectrómetro de masas de triple cuadrupolo (QqQ), tiempo de vuelo cuádruple (Q-TOF) y espectrómetro de masas híbrido

Espectrómetro de masas de triple cuadrupolo

Los espectrómetros de masas de triple cuadrupolo utilizan el primer y tercer cuadrupolo como filtros de masa. Cuando los analitos pasan por el segundo cuadrupolo, la fragmentación procede a través de la colisión con el gas. Usado generalmente para la industria farmacéutica.

Tiempo de vuelo cuadrupolo (Q-TOF)

El espectrómetro de masas Q-TOF combina instrumentos TOF y cuadrupolo, que provocan una alta precisión de masa para los iones del producto, capacidad de cuantificación precisa y aplicabilidad de experimentos de fragmentación. Este es un método de espectrometría de masas cuya relación de fragmentación iónica (m / z) se determina mediante una medición del tiempo de vuelo.

Espectrómetro de masas híbrido

El espectrómetro de masas híbrido consta de más de dos analizadores de masas.

Instrumentación

Esquema de espectrometría de masas en tándem

Se pueden lograr múltiples etapas de separación por análisis de masas con elementos de espectrómetro de masas individuales separados en el espacio o usando un espectrómetro de masas único con los pasos de MS separados en el tiempo. Para la espectrometría de masas en tándem en el espacio, los diferentes elementos a menudo se anotan en forma abreviada, dando el tipo de selector de masa utilizado.

Tándem en el espacio

Diagrama de triple cuadrupolo; y ejemplo de espectrometría de masas en tándem en el espacio

En la espectrometría de masas en tándem en el espacio , los elementos de separación están físicamente separados y son distintos, aunque existe una conexión física entre los elementos para mantener un alto vacío . Estos elementos pueden ser sectores , cuadrupolo de transmisión o tiempo de vuelo. Cuando se utilizan múltiples cuadrupolos, pueden actuar como analizadores de masas y cámaras de colisión.

La notación común para los analizadores de masas es Q - analizador de masas de cuadrupolo; q - cuadrupolo de colisión de radiofrecuencia ; TOF - analizador de masas de tiempo de vuelo ; B - sector magnético y E - sector eléctrico. La notación se puede combinar para indicar varios instrumentos híbridos, por ejemplo QqQ ' - espectrómetro de masas de triple cuadrupolo ; QTOF : espectrómetro de masas de tiempo de vuelo cuadrupolo (también QqTOF ); y BEBE - espectrómetro de masas de cuatro sectores (geometría inversa).

Tándem en el tiempo

Un espectrómetro de masas con trampa de iones es un ejemplo de espectrometría de masas en tándem en un instrumento de tiempo.

Al hacer espectrometría de masas en tándem a tiempo , la separación se logra con iones atrapados en el mismo lugar, con múltiples pasos de separación que tienen lugar a lo largo del tiempo. Se puede utilizar una trampa de iones cuadrupolo o un instrumento de resonancia de ciclotrón de iones de transformada de Fourier (FTICR) para dicho análisis. ^{[2] Los} instrumentos de captura pueden realizar varios pasos de análisis, lo que a veces se denomina MS ⁿ (MS to the n ). ^[3] A menudo no se indica el número de pasos, n , pero ocasionalmente se especifica el valor; por ejemplo MS ³indica tres etapas de separación. Los instrumentos de EM en tándem en el tiempo no utilizan los modos que se describen a continuación, pero normalmente recopilan toda la información de una exploración de iones precursores y una exploración de iones de origen de todo el espectro. Cada configuración instrumental utiliza un modo único de identificación masiva.

Tándem en modos espaciales MS / MS

Cuando la MS en tándem se realiza con un diseño en el espacio, el instrumento debe funcionar en uno de una variedad de modos. Hay una serie de configuraciones experimentales de MS / MS en tándem diferentes y cada modo tiene sus propias aplicaciones y proporciona información diferente. La MS en tándem en el espacio utiliza el acoplamiento de dos componentes de instrumentos que miden el mismo rango de espectro de masas pero con un fraccionamiento controlado entre ellos en el espacio, mientras que la MS en tándem en el tiempo implica el uso de una trampa de iones .

Hay cuatro experimentos de escaneo principales posibles usando MS / MS: escaneo de iones precursores, escaneo de iones de producto, escaneo de pérdida neutra y monitoreo de reacción seleccionada.

Para una exploración de iones precursores, el ión producto se selecciona en el segundo analizador de masas y las masas precursoras se exploran en el primer analizador de masas. Nótese que el ión precursor ^[4] es sinónimo del ión principal ^[5] y el ión producto ^[6] con el ión hijo; ^[7] sin embargo, se desaconseja el uso de estos términos antropomórficos. ^{[8] [9]}

En una exploración de iones de producto, se selecciona un ión precursor en la primera etapa, se deja fragmentar y luego todas las masas resultantes se escanean en el segundo analizador de masas y se detectan en el detector que se coloca después del segundo analizador de masas. Este experimento se realiza comúnmente para identificar las transiciones utilizadas para la cuantificación mediante EM en tándem.

En un escaneo de pérdidas neutrales, el primer analizador de masas escanea todas las masas. El segundo analizador de masas también escanea, pero con un desplazamiento establecido del primer analizador de masas. ^[10] Esta compensación corresponde a una pérdida neutra que se observa comúnmente para la clase de compuestos. En un escaneo de pérdida neutral constante, se monitorean todos los precursores que experimentan la pérdida de un neutral común específico. Para obtener esta información, ambos analizadores de masas se escanean simultáneamente, pero con un desplazamiento de masa que se correlaciona con la masa del neutro especificado. De manera similar a la exploración de iones precursores, esta técnica también es útil en la identificación selectiva de una clase de compuestos estrechamente relacionados en una mezcla.

En la monitorización de reacciones seleccionadas, ambos analizadores de masas se ajustan a una masa seleccionada. Este modo es análogo a la monitorización de iones seleccionados para experimentos de EM. Un modo de análisis selectivo, que puede aumentar la sensibilidad. ^[11]

Fragmentación

Artículo principal: Fragmentación (química)

La fragmentación de los iones en fase gaseosa es esencial para la espectrometría de masas en tándem y ocurre entre las diferentes etapas del análisis de masas. Se utilizan muchos métodos para fragmentar los iones y estos pueden dar como resultado diferentes tipos de fragmentación y, por lo tanto, información diferente sobre la estructura y composición de la molécula.

Fragmentación en origen

A menudo, el proceso de ionización es lo suficientemente violento como para dejar los iones resultantes con suficiente energía interna para fragmentarse dentro del espectrómetro de masas. Si los iones producto persisten en su estado de no equilibrio durante un período de tiempo moderado antes de la autodisociación, este proceso se denomina fragmentación metaestable . ^{[12] La} fragmentación del skimmer de la boquilla se refiere a la inducción intencionada de la fragmentación en la fuente mediante el aumento del potencial del skimmer de la boquilla en la electrospray.instrumentos basados. Aunque la fragmentación en la fuente permite el análisis de fragmentación, técnicamente no es espectrometría de masas en tándem a menos que los iones metaestables se analicen en masa o se seleccionen antes de la autodisociación y se realice una segunda etapa de análisis en los fragmentos resultantes. La fragmentación en la fuente se puede utilizar en lugar de la espectrometría de masas en tándem mediante la utilización de la tecnología de anotación de fragmentación en fuente mejorada (EISA) que genera una fragmentación que coincide directamente con los datos de espectrometría de masas en tándem. ^{[13] Los} fragmentos observados por EISA tienen una intensidad de señal más alta que los fragmentos tradicionales que sufren pérdidas en las celdas de colisión de los espectrómetros de masas en tándem. ^[14]EISA permite la adquisición de datos de fragmentación en analizadores de masas MS1, como instrumentos de tiempo de vuelo y de cuadrupolo simple. La fragmentación en la fuente se usa a menudo además de la espectrometría de masas en tándem (con fragmentación posterior a la fuente) para permitir dos pasos de fragmentación en un tipo de experimento pseudo MS ³ . ^[15]

Disociación inducida por colisión

La fragmentación posterior a la fuente es lo que se utiliza con mayor frecuencia en un experimento de espectrometría de masas en tándem. También se puede agregar energía a los iones, que generalmente ya están excitados por vibración, a través de colisiones posteriores a la fuente con átomos o moléculas neutros, la absorción de radiación o la transferencia o captura de un electrón por un ión de carga múltiple. La disociación inducida por colisión (CID), también llamada disociación activada por colisión (CAD), implica la colisión de un ión con un átomo neutro o molécula en la fase gaseosa y la posterior disociación del ión. ^{[16] [17]} Por ejemplo, considere

${\displaystyle {\ce {{AB+}+ M -> {A}+ {B+}+ M}}}$

donde el ion AB ⁺ choca con la especie neutra M y posteriormente se rompe. Los detalles de este proceso se describen mediante la teoría de colisiones . Debido a la diferente configuración instrumental, son posibles dos tipos diferentes de CID: (i) tipo haz (en el que los iones precursores se fragmentan en el vuelo) ^[18] y (ii) tipo trampa de iones (en el que los iones precursores primero quedan atrapados y luego se fragmentan). ^{[19] [20]}

Un tercer y más reciente tipo de fragmentación CID es la disociación por colisión de alta energía (HCD). HCD es una técnica CID específica para espectrómetros de masas orbitrap en la que la fragmentación tiene lugar fuera de la trampa de iones, ^{[21] [22]} ocurre en la celda HCD (en algunos instrumentos denominados "multipolares de enrutamiento de iones"). ^[23] HCD es una fragmentación de tipo trampa que se ha demostrado que tiene características de tipo haz. ^{[24] [25]} Existen bases de datos de espectrometría de masas en tándem de alta resolución a gran escala (por ejemplo, METLIN con 850.000 estándares moleculares cada una con datos experimentales CID MS / MS), ^[26] y se utilizan típicamente para facilitar la identificación de moléculas pequeñas.

Métodos de captura y transferencia de electrones

La energía liberada cuando un electrón es transferido o capturado por un ion con carga múltiple puede inducir la fragmentación.

Disociación por captura de electrones

Si se agrega un electrón a un ion positivo de carga múltiple, se libera la energía de Coulomb . La adición de un electrón libre se denomina disociación por captura de electrones (ECD), ^[27] y está representada por

${\displaystyle [{\ce {M}}+n{\ce {H}}]^{n+}+{\ce {e^{-}->}}\left[[{\ce {M}}+(n-1){\ce {H}}]^{(n-1)+}\right]^{*}{\ce {->fragments}}}$

para una molécula de protones múltiples M.

Disociación por transferencia de electrones

La adición de un electrón a través de una reacción ion-ion se denomina disociación por transferencia de electrones (ETD). ^{[28] [29]} Similar a la disociación por captura de electrones, ETD induce la fragmentación de cationes (por ejemplo, péptidos o proteínas ) transfiriéndoles electrones . Fue inventado por Donald F. Hunt , Joshua Coon , John EP Syka y Jarrod Marto en la Universidad de Virginia . ^[30]

ETD no utiliza electrones libres, pero emplea aniones radicales (por ejemplo, antraceno o azobenceno ) para este propósito:

${\displaystyle [{\ce {M}}+n{\ce {H}}]^{n+}+{\ce {A^{-}->}}\left[[{\ce {M}}+(n-1){\ce {H}}]^{(n-1)+}\right]^{*}+{\ce {A->fragments}}}$

donde A es el anión. ^[31]

ETD se escinde aleatoriamente a lo largo de la estructura del péptido (iones cyz) mientras que las cadenas laterales y modificaciones como la fosforilación se dejan intactas. La técnica solo funciona bien para iones de estado de carga más alta (z> 2), sin embargo, en relación con la disociación inducida por colisión (CID), la ETD es ventajosa para la fragmentación de péptidos más largos o incluso proteínas completas. Esto hace que la técnica sea importante para la proteómica descendente . Al igual que ECD, ETD es eficaz para péptidos con modificaciones como la fosforilación. ^[32]

La transferencia de electrones y la disociación por colisión de alta energía (EThcD) es una combinación de ETD y HCD en la que el precursor del péptido se somete inicialmente a una reacción ión / ión con aniones fluoranteno en una trampa de iones lineal , que genera iones cy z. ^{[28] [33]} En el segundo paso, la fragmentación de todos los iones de HCD se aplica a todos los iones derivados de ETD para generar iones by y antes del análisis final en el analizador orbitrap. ^[21] Este método emplea fragmentación dual para generar espectros MS / MS ricos en iones y, por lo tanto, en datos para la secuenciación de péptidos y la localización de PTM . ^[34]

Disociación negativa por transferencia de electrones

La fragmentación también puede ocurrir con una especie desprotonada, en la que un electrón se transfiere de la especie a un reactivo catiónico en una disociación por transferencia de electrones negativa (NETD): ^[35]

${\displaystyle [{\ce {M}}-n{\ce {H}}]^{n-}+{\ce {A+->}}\left[[{\ce {M}}-n{\ce {H}}]^{(n+1)-}\right]^{*}+{\ce {A->fragments}}}$

Después de este evento de transferencia, el anión deficiente en electrones sufre un reordenamiento interno y se fragmenta . NETD es el análogo ion / ion de la disociación por desprendimiento de electrones (EDD).

NETD es compatible con la fragmentación de péptidos y proteínas a lo largo de la columna vertebral en el enlace C _α- C. Los fragmentos resultantes suelen ser iones de productos de tipo ^• - y x.

Disociación por desprendimiento de electrones

La disociación por desprendimiento de electrones (EDD) es un método para fragmentar especies aniónicas en espectrometría de masas. ^[36] Sirve como un modo de contador negativo para la disociación de captura de electrones. Los iones cargados negativamente se activan mediante la irradiación con electrones de energía cinética moderada. El resultado es la expulsión de electrones de la molécula iónica original , lo que provoca la disociación mediante recombinación.

Disociación cargo-transferencia

La reacción entre péptidos cargados positivamente y reactivos catiónicos, ^[37] también conocida como disociación por transferencia de carga (CTD), ^[38] se ha demostrado recientemente como una vía alternativa de fragmentación de alta energía para péptidos en estado de baja carga (1+ o 2+). . El mecanismo propuesto de CTD usando cationes de helio como reactivo es:

${\displaystyle {\ce {{[{M}+H]^{1}+}+He+->}}\left[{\ce {[{M}+H]^{2}+}}\right]^{*}+{\ce {He^{0}->fragments}}}$

Los informes iniciales son que CTD causa la escisión del enlace C _α- C de la cadena principal de los péptidos y proporciona iones de productos de tipo ^• - y x.

Fotodisociación

La energía requerida para la disociación se puede agregar mediante la absorción de fotones , lo que da como resultado la fotodisociación de iones y se representa por

${\displaystyle {\ce {{AB+}+{\mathit {h\nu }}->{A}+B+}}}$

donde representa el fotón absorbido por el ion. Se pueden usar láseres ultravioleta, pero pueden conducir a una fragmentación excesiva de biomoléculas. ^[39]${\displaystyle h\nu }$

Disociación multifotónica infrarroja

Los fotones infrarrojos calentarán los iones y causarán disociación si se absorben suficientes. Este proceso se llama disociación multifotónica infrarroja (IRMPD) y a menudo se logra con un láser de dióxido de carbono y un espectrómetro de masas de captura de iones, como un FTMS . ^[40]

Disociación radiativa infrarroja de cuerpo negro

La radiación de cuerpo negro se puede utilizar para la fotodisociación en una técnica conocida como disociación radiativa infrarroja de cuerpo negro (BIRD). ^[41] En el método BIRD, toda la cámara de vacío del espectrómetro de masas se calienta para crear luz infrarroja . BIRD utiliza esta radiación para excitar vibraciones cada vez más energéticas de los iones, hasta que se rompe un enlace, creando fragmentos. ^{[41] [42]} Esto es similar a la disociación multifotónica infrarroja que también usa luz infrarroja, pero de una fuente diferente. ^[17] BIRD se utiliza con mayor frecuencia con la espectrometría de masas por resonancia de ciclotrón de iones por transformada de Fourier .

Disociación inducida por la superficie

Con la disociación inducida por la superficie (SID), la fragmentación es el resultado de la colisión de un ión con una superficie a alto vacío. ^{[43] [44]}Hoy en día, SID se utiliza para fragmentar una amplia gama de iones. Hace años, solo era común usar SID en especies de menor masa, cargadas individualmente porque los métodos de ionización y las tecnologías de analizador de masas no estaban lo suficientemente avanzados como para formar, transmitir o caracterizar correctamente iones de alta m / z. Con el tiempo, las superficies monocapa autoensambladas (SAM) compuestas de CF3 (CF2) 10CH2CH2S sobre oro han sido las superficies de colisión más utilizadas para SID en un espectrómetro en tándem. Los SAM han actuado como los objetivos de colisión más deseables debido a sus masas efectivas característicamente grandes para la colisión de los iones entrantes. Además, estas superficies están compuestas por cadenas rígidas de fluorocarbono, que no amortiguan significativamente la energía de los iones del proyectil.Las cadenas de fluorocarbono también son beneficiosas debido a su capacidad para resistir la fácil transferencia de electrones desde la superficie del metal a los iones entrantes.^[45] La capacidad de SID para producir subcomplejos que permanecen estables y proporcionan información valiosa sobre la conectividad no tiene comparación con ninguna otra técnica de disociación. Dado que los complejos producidos a partir de SID son estables y retienen la distribución de carga en el fragmento, esto produce un espectro único en el que el complejo se centra alrededor de una distribución m / z más estrecha. Los productos SID y la energía a la que se forman reflejan las fortalezas y la topología del complejo. Los patrones de disociación únicos ayudan a descubrir la estructura cuaternaria del complejo. La distribución de carga simétrica y la dependencia de la disociación son exclusivas de SID y hacen que los espectros producidos sean distintos de cualquier otra técnica de disociación. ^[45]

La técnica SID también es aplicable a la espectrometría de masas de movilidad iónica (IM-MS). Tres métodos diferentes para esta técnica incluyen el análisis de la caracterización de la topología, la conectividad entre subunidades y el grado de despliegue de la estructura de la proteína. El análisis del despliegue de la estructura de la proteína es la aplicación más utilizada de la técnica SID. Para la espectrometría de masas de movilidad iónica (IM-MS), SID se utiliza para la disociación de los precursores activados en la fuente de tres tipos diferentes de complejos de proteínas: proteína C reactiva (CRP), transtiretina (TTR) y concanavalina A (Con A) . Este método se utiliza para observar el grado de despliegue de cada uno de estos complejos. Para esta observación, SID mostró las estructuras de los iones precursores que existen antes de la colisión con la superficie.IM-MS utiliza el SID como una medida directa de la conformación de la subunidad de cada proteína.^[46]

La resonancia de ciclotrón de iones de transformada de Fourier (FTICR) puede proporcionar una resolución ultra alta y una alta precisión de masa a los instrumentos que toman medidas de masa. Estas características hacen que los espectrómetros de masas FTICR sean una herramienta útil para una amplia variedad de aplicaciones, como varios experimentos de disociación ^[47] , como la disociación inducida por colisión (CID, disociación por transferencia de electrones (ETD), ^[48] y otros. La disociación inducida se ha implementado con este instrumento para el estudio de la fragmentación fundamental de péptidos. Específicamente, la SID se ha aplicado al estudio de la energética y la cinética de la fragmentación en fase gaseosa dentro de un instrumento ICR. ^[49] Este enfoque se ha utilizado para comprender la fragmentación en fase gaseosa de péptidos protonados, iones péptidos de electrones impares, complejos ligando-péptido no covalentes y agrupaciones de metales ligados.

Proteómica cuantitativa

La proteómica cuantitativa se usa para determinar la cantidad relativa o absoluta de proteínas en una muestra. ^{[50] [51] [52]} Varios métodos proteómicos cuantitativos se basan en la espectrometría de masas en tándem. MS / MS se ha convertido en un procedimiento de referencia para la elucidación estructural de biomoléculas complejas. ^[53]

Un método comúnmente utilizado para la proteómica cuantitativa es el etiquetado de etiquetas isobáricas. El etiquetado de etiquetas isobáricas permite la identificación y cuantificación simultáneas de proteínas de múltiples muestras en un solo análisis. Para cuantificar proteínas, péptidosestán etiquetados con etiquetas químicas que tienen la misma estructura y masa nominal, pero varían en la distribución de isótopos pesados ​​en su estructura. Estas etiquetas, comúnmente denominadas etiquetas de masa en tándem, están diseñadas para que la etiqueta de masa se escinda en una región de enlace específica tras la disociación inducida por colisión (HCD) de mayor energía durante la espectrometría de masas en tándem que produce iones informadores de diferentes masas. La cuantificación de proteínas se logra comparando las intensidades de los iones indicadores en los espectros MS / MS. Dos etiquetas isobáricas disponibles comercialmente son los reactivos iTRAQ y TMT.

Etiquetas isobáricas para cuantificación relativa y absoluta (iTRAQ)

Marcado isobárico para espectrometría de masas en tándem: las proteínas se extraen de las células, se digieren y se marcan con etiquetas de la misma masa. Cuando se fragmentan durante la EM / EM, los iones indicadores muestran la cantidad relativa de péptidos en las muestras.

Una etiqueta isobárica para cuantificación relativa y absoluta (iTRAQ) es un reactivo para espectrometría de masas en tándem que se utiliza para determinar la cantidad de proteínas de diferentes fuentes en un solo experimento. ^{[54] [55] [56]} Utiliza moléculas marcadas con isótopos estables que pueden formar un enlace covalente con el extremo N-terminal y las aminas de la cadena lateral de las proteínas. Los reactivos iTRAQ se utilizan para marcar péptidos de diferentes muestras que se agrupan y analizan mediante cromatografía líquida.y espectrometría de masas en tándem. La fragmentación de la etiqueta adjunta genera un ion indicador de baja masa molecular que se puede utilizar para cuantificar relativamente los péptidos y las proteínas de las que se originaron.

Etiqueta de masa tándem (TMT)

Una etiqueta de masa en tándem (TMT) es una etiqueta química de etiqueta de masa isobárica que se utiliza para la cuantificación e identificación de proteínas. ^[57] Las etiquetas contienen cuatro regiones: informador de masas, enlazador escindible, normalización de masas y grupo reactivo de proteínas. Los reactivos TMT se pueden usar para analizar simultáneamente de 2 a 11 muestras de péptidos diferentes preparadas a partir de células, tejidos o fluidos biológicos. Hay tres tipos de reactivos TMT disponibles con diferentes reactividades químicas: (1) un grupo funcional éster NHS reactivo para marcar aminas primarias (TMTduplex, TMTsixplex, TMT10plex más TMT11-131C), (2) un grupo funcional yodoacetilo reactivo para marcar sulfhidrilos libres ( iodoTMT) y (3) grupo funcional alcoxiamina reactivo para el marcaje de carbonilos (aminoxyTMT).

Aplicaciones

Péptidos

Traza cromatográfica (arriba) y espectro de masas en tándem (abajo) de un péptido.

La espectrometría de masas en tándem se puede utilizar para la secuenciación de proteínas . ^[58] Cuando se introducen proteínas intactas en un analizador de masas, esto se denomina " proteómica de arriba hacia abajo " y cuando las proteínas se digieren en péptidos más pequeños y posteriormente se introducen en el espectrómetro de masas, esto se denomina " proteómica de abajo hacia arriba ". La proteómica de escopeta es una variante de la proteómica de abajo hacia arriba en la que las proteínas de una mezcla se digieren antes de la separación y la espectrometría de masas en tándem.

La espectrometría de masas en tándem puede producir una etiqueta de secuencia de péptidos que puede usarse para identificar un péptido en una base de datos de proteínas. ^{[59] [60] [61]} Se ha desarrollado una notación para indicar los fragmentos de péptidos que surgen de un espectro de masas en tándem. ^[62] Los iones de fragmentos de péptidos se indican mediante a, b o c si la carga se retiene en el extremo N-terminal y por x, yoz si la carga se mantiene en el extremo C-terminal. El subíndice indica el número de residuos de aminoácidos en el fragmento. Los superíndices se utilizan a veces para indicar pérdidas neutrales además de la fragmentación de la columna vertebral, * para la pérdida de amoníaco y ° para la pérdida de agua. Aunque la escisión del esqueleto peptídico es la más útil para la secuenciación e identificación de péptidos, se pueden observar otros iones de fragmentos en condiciones de disociación de alta energía. Estos incluyen los iones de pérdida de cadena lateral d, v, w e iones de amonio ^{[63] [64]} e iones de fragmentos específicos de secuencia adicionales asociados con residuos de aminoácidos particulares. ^{[sesenta y cinco]}

Oligosacáridos

Los oligosacáridos se pueden secuenciar usando espectrometría de masas en tándem de una manera similar a la secuenciación de péptidos. ^{[66] La} fragmentación generalmente ocurre a ambos lados del enlace glicosídico (iones b, c, y y z) pero también en condiciones más energéticas a través de la estructura del anillo de azúcar en una escisión de anillo cruzado (iones x). De nuevo, se utilizan subíndices finales para indicar la posición de la escisión a lo largo de la cadena. Para los iones de escisión de anillo cruzado, la naturaleza de la escisión de anillo cruzado se indica mediante superíndices anteriores. ^{[67] [68]}

Oligonucleótidos

La espectrometría de masas en tándem se ha aplicado a la secuenciación de ADN y ARN . ^{[69] [70]} Se ha propuesto una notación para la fragmentación en fase gaseosa de iones oligonucleótidos . ^[71]

Examen de recién nacidos

Artículo principal: Detección de recién nacidos

El cribado neonatal es el proceso de evaluar a los recién nacidos para detectar enfermedades genéticas , endocrinológicas , metabólicas y hematológicas tratables . ^{[72] [73]} El desarrollo de la detección por espectrometría de masas en tándem a principios de la década de 1990 condujo a una gran expansión de enfermedades metabólicas congénitas potencialmente detectables que afectan los niveles sanguíneos de ácidos orgánicos. ^[74]

Limitación

La espectrometría de masas en tándem no se puede aplicar para análisis de una sola celda, ya que es insensible analizar cantidades tan pequeñas de una celda. Estas limitaciones se deben principalmente a una combinación de producción de iones ineficaz y pérdidas de iones dentro de los instrumentos debido a las fuentes de ruido químico de los disolventes. ^[75]

Perspectiva futura

La espectrometría de masas en tándem será una herramienta útil para la caracterización de proteínas, complejos de nucleoproteínas y otras estructuras biológicas. Sin embargo, quedan algunos retos como analizar la caracterización del proteoma cuantitativa y cualitativamente. ^[76]

Ver también

• Espectrometría de masas con acelerador
• Sección transversal (física)
• Espectrometría de energía cinética de iones analizada en masa
• Descomposición de iones unimolecular

Referencias

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Bibliografía

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Enlaces externos

• Introducción a la espectrometría de masas por la Dra. Alison E. Ashcroft