Estudos Termoquímicos de Ni(II) e Zn(II) Complexos Ternários utilizando Espectrometria de Ion Mobility-Mass

Este estudo descreve uma nova técnica utilizando um espectrômetro de mobilidade de mobilidade de íons comercialmente disponível que permite a determinação da termoquímica relativa para a dissociação de um complexo metálico ternário de ligação metálica alternativa (amb) (amb+M(II)+NTA], onde M = Zn ou Ni e NTA = ácido nitrilotriactico (Figura 1). Essas reações modelam a dissociação da proteína recombinante amb marcada ligada ao metal imobilizado NTA durante a cromatografia de afinidade metálica imobilizada (IMAC)^1,2. Como exemplo, este método é descrito utilizando as etiquetas amb heptapeptide de amb A e H (Figura 2) (escolhidas nos estudos anteriores 3,4,5,6,7,8,9,10,11,12 ), que exibem propriedades de ligação Zn(II) e Ni(II) e, portanto, têm aplicações potenciais como etiquetas de purificação. No entanto, o processo descrito pode ser usado para avaliar energias termoquímicas em qualquer sistema organometólico. Estes peptídeos amb têm locais de ligação metálica nas posições Aa_{1-Aa 2} e Aa_{6-Aa 7} que competem com os locais de carboxilato e amina da NTA. Os três aminoácidos amb centrais fornecem um espaçador (Gly₃), a dobradiça para os dois braços (Pro₄) e uma interação de cation de π metais de longa distância (Tyr₅).

O estado de carga geral 1− dos complexos [amb+M(II)+NTA]^– é determinado pelo estado de protonação de seus potenciais locais de vinculação. Uma vez que existe Ni(II) ou Zn(II) com o estado de oxidação 2+, deve haver uma rede de três locais desprotosados negativamente carregados. A modelagem molecular dos complexos [amb+M(II)+NTA]^– prevê que estes são dois prótons da NTA e um próton da amb (i.e., [amb-H+M(II)+NTA-2H]^–). Os canais do produto contêm uma espécie iônica e uma espécie neutra (ou seja, [NTA-3H+M(II)]^– + amb ou [amb-3H+M(II)]^– + NTA). No manuscrito, “-3H” é excluído nos nomes dos complexos, mas o leitor deve saber que o -3H está implícito. O instrumento mede as intensidades relativas das duas espécies iônicas de massa a carga (m/z). Um dos principais atributos das análises do ES-IM-MS é que permite o exame da reatividade de uma espécie específica de m/z, conforme utilizado aqui e em estudos anteriores de AMB ^{3,4,5,6,7,8,9,10,11,12}.

A aquisição de dados termoquímicos para grandes complexos por meio da dissociação induzida por colisão é um assunto de interesse significativo^13,14. Metodologias, incluindo o método cinético, não são propícias à montagem de dados sobre uma série de energias, nem são responsáveis por ambientes multi-colisão 15,16,17,18. Aqui, o método CID (TCID) limiar, desenvolvido usando espectrometria de massa de feixe de íons guiados por Armentrout, Ervin e Rodgers é aplicado¹⁹ a uma nova plataforma de instrumentos ES-IM-MS utilizando guias de íons de ondas de viagem. O método TCID permite a análise termoquímica relativa da dissociação dos complexos ternários em seus dois canais de produtos e inclui uma lei limiar descrevendo a transferência de energia de colisão entre a energia translacional do reagente (complexo ternário nesta pesquisa) e um gás alvo inerte (argônio neste caso). O método inclui a integração sobre a distribuição interna de energia²⁰ do reagente, as distribuições de energia translacional entre o reagente e o gás alvo²¹, e as distribuições totais de momento angular^22,23. Uma probabilidade de dissociação e correção estatística de Rice-Ramsperger-Kassel-Marcus (RRKM) dos turnos cinéticos resultantes da janela de tempo limitada para observação dos produtos estão incluídos²⁴. Para dois canais independentes de produtos, o método TCID competitivo permite o encaixe simultâneo dos dois canais de produtos concorrentes. A dissociação do complexo é através de um estado de transição em órbita, que tem as propriedades dos produtos, mas é mantido em conjunto por um dipolo^{bloqueado 25}. O método TCID é incorporado ao programa CRUNCH²⁶, e o funcionamento da interface do usuário é descrito aqui para avaliar a termoquímica dos dois canais de dissociação ^{dos complexos} ternários [amb+M(II)+NTA]. O programa CRUNCH está disponível mediante solicitação dos desenvolvedores²⁶.