Kollisjonsindusert dissosiasjon

Fra Wikipedia, den frie encyklopedi
Kollisjonscelle fra et Waters Xevo TQ-S tredobbelt kvadrupol-massespektrometer.

Kollisjonsindusert dissosiasjon (forkortet til CID fra engelsk collision-induced dissociation), også kjent som kollisjonsaktivert dissosiasjon (CAD fra collisionally activated dissociation), er en massespektrometri-teknikk for å indusere fragmentering av utvalgte ioner i gassfasen.[1][2] De utvalgte ionene (vanligvis molekylioner eller protonerte molekyler) akselereres vanligvis ved å anvende et elektrisk potensial for å øke den kinetiske energien og får deretter kollidere med nøytrale molekyler (ofte helium, nitrogen eller argon). I kollisjonen blir noe av den kinetiske energien omdannet til indre energi som resulterer i bindingsbrudd og fragmentering av molekylionet i mindre fragmenter. Disse fragmentionene kan deretter analyseres ved hjelp av tandem massespektrometri. CID og fragmentionene produsert av CID brukes til flere formål. Delvis eller fullstendig strukturell bestemmelse kan oppnås. I noen tilfeller kan identitet etableres basert på tidligere kunnskap uten å bestemme strukturen. En annen bruk er å oppnå mer sensitiv og spesifikk deteksjon. Ved å oppdage et unikt fragmention, kan forløperionen påvises i nærvær av andre ioner med samme m/z-verdi (masse-til-ladningsforhold), redusere bakgrunnen og øke deteksjonsgrensen.

Lavenergi CID og høyenergi CID[rediger | rediger kilde]

Lavenergi CID utføres vanligvis med ionekinetiske energier mindre enn omtrent 1 kiloelektronvolt (1 keV). CID med lav energi er svært effektiv når det gjelder å fragmentere de valgte forløperionene, men typen fragmentioner som observeres i CID med lav energi er sterkt avhengig av den kinetiske energien. Svært lave kollisjonsenergier favoriserer omstrukturering av ionestrukturen, og sannsynligheten for spaltning av direkte binding øker når ionekinetisk energi øker, noe som fører til høyere indre indre energier. Høyenergi CID (HECID) utføres i magnetiske sektormassespektrometre eller tandem magnetiske sektor massespektrometre og i tandem flyvetidmassespektrometre (TOF/TOF). Høyenergi-CID involverer ionekinetiske energier i kilovoltområdet (vanligvis 1 keV til 20 keV). Høyenergi-CID kan produsere noen typer fragmentioner som ikke dannes i lavenergi-CID, for eksempel ladningsfjern fragmentering i molekyler med hydrokarbonunderstrukturer eller sidekjedenes fragmentering i peptider.

Trippel kvadrupol massespektrometre[rediger | rediger kilde]

I et trippel kvadrupol massespektrometer er det tre kvadrupoler. Den første kvadrupolen betegnet "Q1" kan fungere som et massefilter og overfører et valgt ion og akselererer det mot "Q2" som kalles en kollisjonscelle. Trykket i Q2 er høyere og ionene kolliderer med nøytral gass i kollisjonscellen og er fragmentert av CID. Fragmentene blir deretter akselerert ut av kollisjonscellen og går inn i Q3 som skanner gjennom masseområdet, og analyserer de resulterende fragmentene (når de treffer en detektor). Dette produserer et massespektrum av CID-fragmentene som strukturell informasjon eller identitet kan oppnås fra. Mange andre eksperimenter ved bruk av CID på en trippel kvadrupol eksisterer, slik som forløperionskanninger som bestemmer hvor et spesifikt fragment kom fra i stedet for hvilke fragmenter som produseres av et gitt molekyl.

Fourier-transform ion syklotron resonans[rediger | rediger kilde]

Ioner fanget i ICR-cellen kan bli eksitert ved å bruke pulsede elektriske felt ved deres resonansfrekvens for å øke deres kinetiske energi.[3][4] Varigheten og amplituden til pulsen bestemmer den kinetiske energien til ionet. Fordi en kollisjonsgass som er tilstede ved lavt trykk krever lang tid for eksiterte ioner å kollidere med nøytrale molekyler, kan en pulsventil brukes til å innføre en kort kollisjonsgass. Fangede fragmentioner eller deres molekylionreaksjonsprodukter kan bli eksitert for flerstegsmassespektrometri (MSn).[5] Hvis eksitasjonen ikke påføres resonansfrekvensen, men med en litt off-resonansfrekvens, vil ionene vekselvis bli eksitert og ueksitert, og tillate flere kollisjoner ved lav kollisjonsenergi. Sustained off-resonance irradiation collision-induced dissociation (SORI-CID)[6] er en CID-teknikk som brukes i Fourier-transform ion syklotron resonans massespektrometer som innebærer å akselerere ionene i syklotron-bevegelse (i en sirkel inne i en ionefelle) i tilstedeværelse av en kollisjonsgass.[7]

Høyenergi C-felle dissosiasjon[rediger | rediger kilde]

Høyenergi C-felle dissosiasjon (forkortet HCD fra engelsk Higher-energy collisional dissociation) er en CID-teknikk spesifikk for orbitrap massespektrometeret der fragmentering foregår utenfor fellen.[8] HCD var tidligere kjent som høyere energi C-felle dissosiasjon. I HCD passerer ionene gjennom C-fellen og inn i HCD-cellen, en ekstra multipolskollisjonscelle, der dissosiasjon finner sted. Ionene blir deretter returnert til C-fellen før injeksjon i orbitrap for masseanalyse. HCD lider ikke av den lave masseavskjæringen av resonans-eksitasjon (CID) og er derfor nyttig for isobar tag-basert kvantifisering, da reporterioner kan observeres. Til tross for navnet er kollisjonsenergien til HCD vanligvis i regimet med lavenergi kollisjonsindusert dissosiasjon (mindre enn 100 eV).[8][9]

Fragmenteringsmekanisme[rediger | rediger kilde]

Homolytisk fragmentering

Homolytisk fragmentering er bindingsdissosiasjon der hvert av fragmentene beholder en av de opprinnelig bundne elektronene.[10]

Heterolytisk fragmentering

Heterolytisk fragmentering er bindingsspalting der bindingselektronene forblir med bare en av fragmentartene.[11]

I CID er ladningsfjernfragmentering en type kovalent binding som brytes for å oppstå i et gassfase-ion der den spaltede bindingen ikke ligger i nærheten av ladestedet.[12][13] Denne fragmenteringen kan observeres ved hjelp av tandem massespektrometri.[14]

Referanser[rediger | rediger kilde]

  1. ^ Mitchell Wells, J. (2005). «Collision‐Induced Dissociation (CID) of Peptides and Proteins». Methods in Enzymology (engelsk). 402. Elsevier. s. 148–185. ISBN 978-0-12-182807-3. doi:10.1016/s0076-6879(05)02005-7. Besøkt 17. april 2021. 
  2. ^ Sleno, Lekha; Volmer, Dietrich A. (Oktober 2004). «Ion activation methods for tandem mass spectrometry». Journal of Mass Spectrometry. 10 (engelsk). 39: 1091–1112. ISSN 1076-5174. doi:10.1002/jms.703. Besøkt 17. april 2021. 
  3. ^ Cody, R.B.; Freiser, B.S. (Januar 1982). «Collision-induced dissociation in a fourier-transform mass spectrometer». International Journal of Mass Spectrometry and Ion Physics. 3 (engelsk). 41: 199–204. doi:10.1016/0020-7381(82)85035-3. Besøkt 17. april 2021. 
  4. ^ Cody, R. B.; Burnier, R. C.; Freiser, B. S. (1. januar 1982). «Collision-induced dissociation with Fourier transform mass spectrometry». Analytical Chemistry. 1 (engelsk). 54: 96–101. ISSN 0003-2700. doi:10.1021/ac00238a029. Besøkt 17. april 2021. 
  5. ^ Cody, R. B.; Burnier, R. C.; Cassady, C. J.; Freiser, B. S. (1. november 1982). «Consecutive collision-induced dissociations in Fourier transform mass spectrometry». Analytical Chemistry. 13 (engelsk). 54: 2225–2228. ISSN 0003-2700. doi:10.1021/ac00250a021. Besøkt 17. april 2021. 
  6. ^ Gauthier, J.W.; Trautman, T.R.; Jacobson, D.B. (Mai 1991). «Sustained off-resonance irradiation for collision-activated dissociation involving Fourier transform mass spectrometry. Collision-activated dissociation technique that emulates infrared multiphoton dissociation». Analytica Chimica Acta. 1 (engelsk). 246: 211–225. doi:10.1016/S0003-2670(00)80678-9. Besøkt 17. april 2021. 
  7. ^ Laskin, Julia; Futrell, Jean H. (Mars 2005). «Activation of large lons in FT-ICR mass spectrometry». Mass Spectrometry Reviews. 2 (engelsk). 24: 135–167. ISSN 0277-7037. doi:10.1002/mas.20012. Besøkt 17. april 2021. 
  8. ^ a b Olsen, Jesper V; Macek, Boris; Lange, Oliver; Makarov, Alexander; Horning, Stevan; Mann, Matthias (September 2007). «Higher-energy C-trap dissociation for peptide modification analysis». Nature Methods. 9 (engelsk). 4: 709–712. ISSN 1548-7091. doi:10.1038/nmeth1060. Besøkt 17. april 2021. 
  9. ^ Murray, Kermit K.; Boyd, Robert K.; Eberlin, Marcos N.; Langley, G. John; Li, Liang; Naito, Yasuhide (6. juni 2013). «Definitions of terms relating to mass spectrometry (IUPAC Recommendations 2013)». Pure and Applied Chemistry. 7 (tysk). 85: 1515–1609. ISSN 1365-3075. doi:10.1351/PAC-REC-06-04-06. Besøkt 17. april 2021. 
  10. ^ Nič, Miloslav, red. (12. juni 2009). «homolysis (homolytic)». IUPAC Compendium of Chemical Terminology (engelsk). IUPAC. ISBN 978-0-9678550-9-7. doi:10.1351/goldbook.h02851. Besøkt 17. april 2021. 
  11. ^ Chemistry (IUPAC), The International Union of Pure and Applied. «IUPAC - heterolysis (H02809)». goldbook.iupac.org. doi:10.1351/goldbook.h02809. Besøkt 17. april 2021. 
  12. ^ Cheng, Changfu; Gross, Michael L. (2000). «Applications and mechanisms of charge-remote fragmentation». Mass Spectrometry Reviews. 6 (engelsk). 19: 398–420. ISSN 1098-2787. doi:10.1002/1098-2787(2000)19:63.0.CO;2-B. Besøkt 17. april 2021. 
  13. ^ Gross, Michael L (Desember 2000). «Charge-remote fragmentation: an account of research on mechanisms and applications». International Journal of Mass Spectrometry. 1-3 (engelsk). 200: 611–624. doi:10.1016/S1387-3806(00)00372-9. Besøkt 17. april 2021. 
  14. ^ «Remote-site (charge-remote) fragmentation». Rapid Communications in Mass Spectrometry. 10 (engelsk). 2: 214–217. Desember 1988. ISSN 0951-4198. doi:10.1002/rcm.1290021009. Besøkt 17. april 2021. 
Hentet fra «https://no.wikipedia.org/w/index.php?title=Kollisjonsindusert_dissosiasjon&oldid=23607757#Høyenergi_C-felle_dissosiasjon»