离子迁移谱-质谱技术及其在蛋白质糖基化研究中的应用

糖基化是生物体内重要的蛋白质翻译后修饰（PTM）。基于质谱的检测技术,特别是液相色谱-质谱（LC-MS）联用技术是糖基化研究的常规手段。然而,由于糖基化存在复杂的异构现象,大多数基于质谱的分析技术在区分其异构体时存在困难。离子迁移谱（IM）是一种基于离子在气相中的形状和电荷进行分离的技术,能够为质谱分析提供新的分离维度。离子迁移谱-质谱（IM-MS）技术具有较强的区分异构体的能力,在蛋白质糖基化研究中的潜力越来越受到重视。本文总结了IM-MS技术的类型和基本原理,及其在蛋白质糖基化研究中的进展,如对完整糖蛋白、完整糖肽和聚糖的研究,并展望了其应用前景。     

蛋白质立体化学修饰的离子淌度质谱研究进展

蛋白质立体化学修饰是一类低丰度、与人类多种疾病相关的翻译后修饰,由于其并未改变蛋白质的分子质量,难以通过传统的蛋白组学鉴定方法进行发现与鉴定。离子淌度质谱(IM-MS)技术依据不同离子在漂移管中与缓冲气体碰撞后迁移速率的不同而快速分离离子,提供了一种基于构象、电荷数、尺寸和分子质量的分离手段,已在蛋白质立体化学修饰的鉴定与分离分析中取得了阶段性进展。本文从非变性离子淌度质谱实验的角度出发,介绍了漂移管离子淌度仪、行波离子淌度仪、微分迁移率分析仪、高场不对称离子淌度仪以及捕获离子淌度仪等5种商业化离子淌度仪的性能。在此基础上,总结了立体化学修饰高分辨离子淌度质谱分离分析与鉴定方法的最新研究进展,同时介绍了立体化学修饰调控的配体-受体相互作用的结构质谱表征策略,尤其对碰撞诱导去折叠技术在复合物手性构象差异中的研究进行阐述。最后,展望了基于IM-MS的立体化学修饰鉴定与定量等研究方向,以期为立体化学修饰的下一发展阶段提供参考。     

非变性离子淌度质谱在蛋白质结构及构象疾病研究方面的应用

离子淌度质谱技术可以分离空间尺寸或构象不同的离子,能够在近似生理条件下表征蛋白质及其复合物的构象,可提供蛋白质及其复合物的构象稳定性及异质性、化学计量比等多重信息,已成为蛋白质构象及蛋白质-配体相互作用研究的重要手段。非变性离子淌度质谱还具有灵敏捕获蛋白质构象动态转变的特点,适用于低浓度、高异质性的蛋白混合物分析。本文综述了离子淌度质谱的基本原理、获取数据及信息形式、以及在蛋白质构象及蛋白质-配体相互作用研究领域的应用进展,重点关注其在蛋白质错误折叠、聚集动力学及与配体相互作用的应用研究。     

离子迁移谱技术及其在生命分析化学中应用

离子迁移谱技术是一种气相环境下的电泳检测技术,具有快速、灵敏、运行成本低等特点。作为一种重要的痕量化学物质检测技术,现已广泛应用于化学毒剂探测和机场、海关的毒品与爆炸物检测。近年来,离子迁移谱技术与电喷雾和基质辅助解吸附等离子化技术的结合,以及与质谱技术的联用,使得该技术的应用迅速拓展到生物医学领域。本文介绍离子迁移谱技术的主要原理并综述离子迁移谱技术在蛋白质化学、临床化学和药物化学等方面的应用。     

U型迁移谱分析器中调控漂移气体组分的效果研究

离子迁移谱-质谱联用技术已经逐渐成为对复杂混合物进行源后分离、分析的重要手段。在离子迁移谱中,漂移气体的选择或组分配比(N₂、He、CO₂等)通常会对不同类别化合物的分离度以及不同质量范围的离子通率产生影响。U型迁移谱分析器(UMA)是一种基于逆流迁移谱分析方法的独特离子迁移谱装置,特定迁移率离子可以在电场和气流的共同作用下得到精确分选。UMA具有独立的漂移气体快速进入及脱离通道,可以实时有效地完成精确调节漂移气体组分的任务。本工作研究了在UMA中使用多种漂移气体种类及不同成分配比对系统灵敏度、分离能力以及分析速度的影响,同时探讨了在单次采集过程中动态调整气体成分的可能性和优势。     

离子淌度迁移谱用于分析小分子异构体的新进展

随着现代检测技术以及科学研究的快速发展,同分异构体化学结构及其功能不断被揭示,异构体的不同结构分子可能具有完全不同的生物化学活性,并且同分异构体的某种结构分子可能对疾病的发病机理或治疗具有重要作用,而另一种结构分子的作用相反。因此,对同分异构体的分离识别及其结构探究有助于进一步理解生命运行机制,是目前分析化学乃至生命科学领域的研究热点。近年来快速发展的离子迁移谱(ion mobility spectrometry, IMS)是一种可以分析分子空间结构的技术,通过测量气相中不同分子离子与气流的碰撞截面积差异来区分某种分子的同分异构体。IMS与质谱联用(IMS-MS)是在质谱技术上增加一个淌度分离维度改善离子结构分离测定,同时在淌度技术上增强离子选质的特殊功能,使离子的分离具有高度选择性。IMS-MS技术已广泛应用于小分子/代谢物鉴定、蛋白质组学研究、主客体复合物、分子结构鉴定等领域。本文重点介绍了不同类型IMS的工作原理,IMS-MS在不同类型异构体分析方面的最新应用,并展望其应用前景。     

新型不对称场离子迁移谱检测技术及其应用

介绍了国外一种新型的气相离子检测技术一高电场不对波形离子迁移谱检测技术（FAMIS），详细地阐述了其基本工作原理，并与传统的离子迁移谱检测技术进行了对比。该技术具有革命性的创新，大大提高了在大气压条件下检测离子的选择性和灵敏度。该技术可以将旋光异构体分子区分开来，检测灵敏度可达到ppb浓度水平，在气体检测、质谱分析等领域具有极其广阔的应用前景。     

基于离子淌度质谱研究低浓度甘油对蛋白质结构的影响

甘油作为水溶液中蛋白质的稳定剂,研究其存在时蛋白质的结构变化对蛋白质相关研究和应用具有重要意义。本研究以牛血清白蛋白(BSA)为模型蛋白,采用离子淌度质谱(IM-MS)法和动态光散射法考察在近似生理条件下低浓度甘油对蛋白质结构的影响。在一定浓度范围内,甘油可引起BSA平均电荷和碰撞截面积(CCS)的增加,单个电荷状态也经历了CCS值的增加,还可导致BSA水化半径的增加,表明低浓度甘油可引起溶液中蛋白质结构松散。此外,含0.5%甘油的BSA去折叠的开始电压较高,且去折叠过渡发生在更宽的电压范围内,表明低浓度甘油可提高蛋白质的稳定性。本工作可为甘油稳定蛋白质的机制研究提供参考。     

离子迁移谱-质谱技术及其在纳米团簇表征中的应用

纳米团簇具有独特的原子构型、电子结构及新颖的光学、电学和催化性能,是材料领域的热点研究对象之一.原子尺度下纳米团簇结构调控的前提是实现纳米团簇的精准表征.近年来,离子迁移谱与质谱联用技术为纳米团簇表征提供了新手段,根据质荷比、截面数据及结构信息,为深入研究团簇制备过程中尺寸和结构的变化规律提供帮助.本文介绍了离子迁移谱...     

SYNAPT G2 HDMS高清质谱性能特点及应用简介

SYNAPT~(TM) G2 HDMS质谱分析系统是沃特世公司第二代基于高效离子淌度(ion mobility spectrometry,IMS,也称离子迁移)技术的高性能四极杆-飞行时间质谱仪。通过两种技术的结合与升级,SYNAPT G2 HDMS不仅能按离子的质荷比分离检测,还可根据离子的大小、形状等将其分离。因此,此质谱系统不但可以提高传统质谱数据的准确性,更可以提供样品形态信息,从而得到样品活性、结构状态等信息。其在蛋白组学、代谢组学、糖及脂类分析、医学标志物发掘、药物开发与质控、食品安全检测、环境安全检测等方面有着广泛的应用空间,并已经表现出良好的性能优势,成为各领域工作者的有力的分析工具。本文简要介绍该系统的性能特点及应用。     

基于离子淌度质谱技术的离子光谱研究进展

离子光谱结合了质谱的高灵敏度和光谱的分子结构特异性的优势,可对蛋白质、多肽、糖类、寡核苷酸等复杂体系进行结构表征和鉴定。但当存在同分异构体时,离子光谱难以从叠加的谱图中得到单个异构体的光谱信息。离子淌度质谱技术可通过区分待测离子质荷比和分子空间尺寸差异来实现异构体的分离。离子淌度可以对异构体分离后分别引入到后续的光谱和质谱分析中,减少了由异构体引起的光谱叠加问题,光谱可以进一步验证离子淌度的分离效果,因此质谱、光谱、离子淌度谱的有机结合在得到异构体精确光谱的同时,也为离子淌度质谱分析带来了新的维度和深度。本文概述了近20年来基于各类离子淌度质谱技术的光谱仪器发展和应用情况,总结目前存在的问题,并展望多维度结构质谱的新需求。     

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基于数值解分析非均匀电场对离子迁移谱的影响

本研究分析了迁移管内带电体的结构,给出求解拉普拉斯方程的数学模型、迁移管带电体的边界处理方法和迁移管内离散电场数值的计算方法。离子门关闭期间,改变驱动脉冲的对称电压值将在迁移区产生非均匀电场,对离子迁移谱的分辨率、峰位、信噪比等特性产生影响。借助数值求解拉普拉斯方程得到的计算结果,对非均匀电场对迁移谱的影响进行合理的解释,给出理论计算迁移谱峰位的方法,并与实验结果进行比较,验证了计算方法的可靠性。实验结果表明,应用离散求解拉普拉斯方程计算迁移管电场在离子迁移谱领域有较好的应用前景。     

非变性质谱相关技术的研究进展

蛋白质与其他分子的相互作用几乎在所有的生命活动中起着核心调控作用,这些相互作用力和形成的蛋白质复合物是现代生命科学的研究重点。由于传统的生物物理技术对蛋白质复合物和相互作用的研究存在样品纯度要求高的限制,因此迫切需要新技术的出现,为结构生物学和相互作用组学的研究提供补充。质谱技术可以从原理上对混合样品进行检测,降低对样品纯度的要求,其中非变性质谱展现出强大的连接与互补作用。本文从样品制备、离子源、质量分析器、质谱联用技术等4方面介绍非变性质谱相关技术及近年来的研究进展,并总结分析未来面临的挑战以及发展方向。     

超高分辨离子迁移谱技术及应用进展

近年来,随着大气压样品进样、离子源和离子操控等技术的发展,离子迁移谱已从化学战剂、爆炸物和毒品的专用检测技术迅速发展成为一种在分析领域广泛使用的技术.随着检测对象越来越复杂,对离子迁移谱的分析性能提出了更高要求,特别是对超高分辨能力的需求.本文首先介绍了超高分辨离子迁移谱的原理及技术进展,在此基础上,阐释其分辨能力的决...     

Ion mobility spectrometry‐mass spectrometry (IMS‐MS) of small molecules: Separating and assigning structures to ions

The phenomenon of ion mobility (IM), the movement/transport of charged particles under the influence of an electric field, was first observed in the early 20th Century and harnessed later in ion mobility spectrometry (IMS). There have been rapid advances in instrumental design, experimental methods, and theory together with contributions from computational chemistry and gas‐phase ion chemistry, which have diversified the range of potential applications of contemporary IMS techniques. Whilst IMS‐mass spectrometry (IMS‐MS) has recently been recognized for having significant research/applied industrial potential and encompasses multi‐/cross‐disciplinary areas of science, the applications and impact from decades of research are only now beginning to be utilized for “small molecule” species. This review focuses on the application of IMS‐MS to “small molecule” species typically used in drug discovery (100–500 Da) including an assessment of the limitations and possibilities of the technique. Potential future developments in instrumental design, experimental methods, and applications are addressed. The typical application of IMS‐MS in relation to small molecules has been to separate species in fairly uniform molecular classes such as mixture analysis, including metabolites. Separation of similar species has historically been challenging using IMS as the resolving power, R, has been low (3–100) and the differences in collision cross‐sections that could be measured have been relatively small, so instrument and method development has often focused on increasing resolving power. However, IMS‐MS has a range of other potential applications that are examined in this review where it displays unique advantages, including: determination of small molecule structure from drift time, “small molecule” separation in achiral and chiral mixtures, improvement in selectivity, identification of carbohydrate isomers, metabonomics, and for understanding the size and shape of small molecules. This review provides a broad but selective overview of current literature, concentrating on IMS‐MS, not solely IMS, and small molecule applications. © 2012 Wiley Periodicals, Inc., Mass Spec Rev 32:43–71, 2013     

离子迁移谱仪的研究进展

离子迁移谱仪现已广泛应用于毒品和爆炸物的检测，介绍了的它原理和结构，讨论了其离子化机理与分辨率，回顾了离子迁移谱仪的一些新进展。     

离子迁移谱技术研究和应用进展

本文介绍了传统的离子迁移谱、吸气式离子迁移谱和场离子谱技术的原理、漂移管结构、性能特点和它们在化学战剂、爆炸物和违禁药品检测等多个领域的应用概况。