Setting the STORI Straight: Improved CDMS Results Via misSTORI Analysis

Význam tématu

Mass spectrometry velkých iontů, zejména Charge Detection Mass Spectrometry (CDMS), je klíčová pro analýzu makromolekul a supramolekulárních komplexů, jako jsou adeno-asociované viry (AAV). Přesné určení náboje a hmotnosti iontů ovlivňuje kvalitu dat a rozhoduje o možnosti detekce jemných strukturálních a interakčních vlastností biologických vzorků.

Cíle a přehled studie / článku

Hlavním cílem práce je představit novou algoritmickou úpravu STORI záznamů označovanou jako misSTORI, která koriguje změny m/z (frekvence) během delších akvizic v Orbitrapu. Studie porovnává tradiční STORI a misSTORI na měřeních prázdných a plných AAV kapsid v různých délkách akvizice a popisuje rozdíly v přesnosti náboje, hmotnosti a vnitřních fenoménech zachycených při analýze.

Použitá metodika a instrumentace

Data byla získána na přístroji Q Exactive UHMR Hybrid Quadrupole-Orbitrap Mass Spectrometer v režimu Direct Mass Technology (DMT). Zpracování proběhlo pomocí:

• vlastních Python skriptů,
• komerčního softwaru STORIboard (Proteinaceous) s tradičním STORI a misSTORI algoritmem.

Princip misSTORI spočívá v odvození derivace komplexních STORI signálů, lineárním segmentálním fitu fázových chyb a následné dynamické korekci frekvence během celého časového záznamu.

Hlavní výsledky a diskuse

• U delších akvizic (2 s) tradiční STORI vykazuje degradaci kvality náboje a zkreslení směrem k nižším hodnotám, zatímco misSTORI zlepšuje přesnost a udržuje konstantní hodnoty bez biasu.
• Porovnání prázdných vs. plných AAV kapsid ukázalo, že prázdné kapsidy při špatné desolvataci ztrácely tisíce Da, zatímco plné pouze stovky Da. misSTORI umožnilo kvantifikovat tuto sekvenční ztrátu rozpouštědla.
• Byly také zaznamenány případy nárůstu hmotnosti iontů o ~132 Da během akvizice, interpretované jako zachycení neutrálního xenonového atomu ve vnitřním prostoru Orbitrapu.
• Ve srovnání se Short Time Fourier Transform (STFT) poskytuje misSTORI lepší časové rozlišení a vyšší přesnost detekce okamžiků frekvenčních skoků.

Přínosy a praktické využití metody

• možnost prodloužení akviziční doby bez ztráty kvality dat,
• vylepšená přesnost stanovení náboje a absolutní hmotnosti velkých iontů,
• insight do dynamických procesů během měření (desolvatace, kolize s neutrály),
• zachycení nečekaných fenoménů, jako je nárůst hmotnosti iontu.

Budoucí trendy a možnosti využití

• aplikace misSTORI na širší řadu makromolekulárních a supramolekulárních komplexů,
• integrovaná real-time korekce frekvenčních posunů během uživatelských měření,
• kombinace s dalšími pokročilými signálovými metodami pro detailní sledování dynamiky iontů,
• využití v průmyslové kontrole kvality virových vektorů pro genovou terapii.

Závěr

misSTORI představuje významný krok vpřed v oblasti CDMS analýzy velkých iontů. Umožňuje spolehlivou korekci m/z posunů, zlepšuje přesnost náboje a hmotnosti, umožňuje delší akvizice a odhaluje nová fyzikální či chemická dění během měření. Tato metoda rozšiřuje možnosti aplikací CDMS v biologii, farmacii a materiálové vědě.

Reference

1. Kafader JO et al., JASMS, 2019, 30, 2200–2203.
2. Goodwin MP et al., JASMS, 2024, 35, 658–662.
3. Desligniere E et al., Nature Methods, 2024.
4. Warner TP et al., Nature Chemistry, 2022, 14, 515–522.
5. Miller ZM et al., JASMS, 2022, 33, 2129–2137.