Термохимические исследования троичных комплексов Ni(II) и Zn(II) с использованием масс-спектрометрии подвижности ионов

В этом исследовании описывается новый метод с использованием коммерчески доступного масс-спектрометра подвижности ионов, который позволяет определить относительную термохимию для диссоциации альтернативного комплекса троичных металлов [amb+M(II)+NTA], где M = Zn или Ni и NTA = нитрилотриацетовая кислота (рисунок 1). Эти реакции моделируют диссоциацию амб-меченого рекомбинантного белка, прикрепленного к NTA-иммобилизованному металлу во время иммобилизованной аффинной хроматографии металла (IMAC)^1,2. В качестве примера этот метод описан с использованием гептапептидных меток amb A и H (рисунок 2) (выбран из предыдущих исследований 3,4,5,6,7,8,9,10,11,12 ), которые проявляют Zn(II) и Ni(II)-связывающие свойства и, таким образом, имеют потенциальное применение в качестве меток очистки. Однако описанный процесс может быть использован для оценки термохимических энергий в любой металлоорганической системе. Эти пептиды amb имеют металлосвязывающие сайты в позициях Aa_{1-Aa 2} и Aa 6-Aa₇, которые конкурируют с карбоксилатными и аминовыми сайтами NTA. Три центральные аминокислоты amb обеспечивают распорку (Gly₃), шарнир для двух плеч (Pro₄) и взаимодействие π катионов на большие расстояния (Tyr₅).

Общее состояние 1− заряда комплексов [amb+M(II)+NTA]^– определяется состоянием протонации их потенциальных сайтов связывания. Поскольку существует Ni(II) или Zn(II) со степенью окисления 2+, должна быть сеть из трех депротонированных отрицательно заряженных участков. Молекулярное моделирование ^{комплексов} [amb+M(II)+NTA] предсказывает, что это два протона из NTA и один протон из amb (т.е. [amb-H+M(II)+NTA-2H]^–). Каналы продукта содержат ионные виды и нейтральные виды (т.е. [NTA-3H+M(II)]^– + amb или [amb-3H+M(II)]^– + NTA). В рукописи «-3Н» исключено в названиях комплексов, но читатель должен знать, что подразумевается -3Н. Прибор измеряет относительную интенсивность двух видов ионной массы к заряду (м/з). Основным атрибутом анализа ES-IM-MS является то, что он позволяет исследовать реакционную способность конкретного вида m/z, как это использовалось здесь и в предыдущих исследованиях amb ^{3,4,5,6,7,8,9,10,11,12}.

Получение термохимических данных для крупных комплексов с использованием диссоциации, вызванной столкновением, представляет значительный интерес^13,14. Методологии, включающие кинетический метод, не способствуют подгонке данных по диапазону энергий и не учитывают среды с множественным столкновением 15,16,17,18. Здесь пороговый метод CID (TCID), разработанный с использованием тандемной масс-спектрометрии с управляемым ионным пучком Арментрутом, Эрвином и Роджерсом, применяется¹⁹ к новой инструментальной платформе ES-IM-MS, использующей направляющие ионов бегущей волны. Метод TCID позволяет проводить относительный термохимический анализ диссоциации троичных комплексов на два их продуктовых канала и включает пороговый закон, описывающий перенос энергии столкновения между поступательной энергией реагента (троичный комплекс в данном исследовании) и инертным целевым газом (в данном случае аргоном). Способ включает интеграцию по внутреннему распределению энергии реагента²⁰, поступательные распределения энергии между реагентом и целевым газом²¹ и распределение общего момента импульса^22,23. Вероятность диссоциации и статистическая коррекция Кинетических сдвигов Райса-Рамспергера-Касселя-Маркуса (RRKM), возникающих в результате ограниченного временного окна для наблюдения продуктов, включены²⁴. Для двух независимых каналов продукта конкурентный метод TCID позволяет одновременно подгонять два конкурирующих канала продукта. Диссоциация комплекса происходит через орбитальное переходное состояние, которое обладает свойствами продуктов, но удерживается вместе замкнутым диполем²⁵. Метод TCID включен в программу²⁶ CRUNCH, и здесь описана работа пользовательского интерфейса для оценки термохимии двух каналов диссоциации троичных [amb+M(II)+NTA]^– комплексов. Программа CRUNCH доступна по запросу разработчиков²⁶.