INVESTIGATING PRIMARY AND HIGHER-ORDER PROTEIN STRUCTURE ANALYSIS USING A NOVEL CYCLIC ION MOBILITY ENABLED QTOF PLATFORM

Význam tématu

Separace peptidů a proteinů tradičními LC a MS metodami často nedostačuje pro rozlišení izobarických či izomerických forem. Iontová mobilita poskytuje další analytickou dimenzi založenou na kolizním průřezu a náboji, která umožňuje detailní studium primární i vyšší struktury biomolekul.

Cíle a přehled studie

Cílem bylo představit a ověřit schopnosti nové platformy SELECT SERIES Cyclic IMS QTOF (konfigurace Q-cIMS-oaTOF). Studie zahrnovala separaci koelutujících peptidů, rozlišení Asp/isoAsp izomerů, HDX modely, analýzu konformér cytochromu c a koanalýzu protilátek IgG1 a IgG2.

Použitá metodika a instrumentace

Platforma kombinuje kvadrupól, cyklickou iontovou mobilitu a TOF analyzátor. Iontová mobilita probíhá v cyklickém modulu, kde volitelný počet cyklů (až 100) zvyšuje rozlišení s minimální ztrátou signálu (~1 % na cyklus). Podporovány jsou režimy IMS-IMS a IMSn s výběrem iontů před a po mobilitní separaci. MS rozlišení dosahuje až 100 000 (W-Optics).

Hlavní výsledky a diskuse

• Koelutující peptidy z enolázy kvasinek byly po 3 IMS cyklech rozděleny s rozlišením do 10 % doliny, což významně zvyšuje efektivní kapacitu separace.
• Peptid T12 z těžkého řetězce trastuzumabu v Asp a isoAsp formách lze selektivně oddělit jedinou IMS separací, čímž se snižuje náročnost chromatografie.
• Modelový deuterovaný peptid pro HDX přečkal 10 IMS cyklů bez zpětné výměny deuteria, potvrzující potenciál pro detailní HDX-IMS-MS aplikace.
• Infuze cytochromu c za nativních podmínek odhalila pomocí IMS původní populaci konformér A. Další IMS-IMS experimenty s kolizní aktivací ukázaly postupné přechody do forem Beta, Gamma, Delta, Epsilon a Zeta.
• Společná infuze IgG1 a IgG2 odhalila oddělené hmotnostní signály a po IMS jednohladinovou formu IgG1 a dvě hlavní konformace IgG2.

Přínosy a praktické využití metody

Iontová mobilita s cyklickou geometrií rozšiřuje separační kapacitu pro složité směsi, umožňuje cílenou selekci a detailní charakterizaci izomerů a konformér. Metoda nachází využití v bioterapeutické analýze, studiích skládání proteinů a detailním mapování variant peptidů.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Integrace HDX-IMS-MS pro sledování proteinových dynamik s vysokým prostorovým a časovým rozlišením.
• Uplatnění v analýze složitých bioterapeutik včetně konjugovaných protilátek a multimérních komplexů.
• Další rozvoj IMSn pro strukturu orientované fragmentace a detailní mapování vázacích míst.

Závěr

Q-cIMS-oaTOF platforma představuje inovativní nástroj s volitelným vysokým rozlišením iontové mobility a MS analýzy. Umožňuje překonat limity chromatografie a m/z separací, selektivně oddělit izomery a konforméry a otevírá nové možnosti pro charakterizaci proteinových struktur a bioterapeutik.

Reference

Žádné externí literární citace uvedeny; zdrojové materiály společnosti Waters Corporation