电喷雾电离质谱研究碱金属对多肽气相解离的影响

论文摘要

近年来,质谱技术特别是电喷雾电离（ESI）和基质辅助激光解吸电离（MALDI）等“软”电离质谱技术的出现,不仅可以用于常规质谱不能检测的热不稳定、强极性、难挥发的化合物,而且在一定条件下可使复合物“完整”地由溶液中进入气相直接被检测,在接近生理状态下得到分子相互作用的化学计量比,结合形势和能量的信息,使质谱的应用范围从小分子扩展到生物大分子,因而被广泛用于多肽序列测定和蛋白质结构分析中。用电喷雾电离质谱法研究小分子-多肽的气相化学,可以在排除溶剂化作用的干扰下,揭示小分子-多肽键合的固有性质,因而在分析多肽和蛋白质方面具有很多优势。本论文的工作就是利用电喷雾电离质谱为主要研究手段,对谷胱甘肽与氨基酸的非共价复合物碎片化反应和碱金属对多肽气相解离的影响进行研究。首先是用电喷雾三重四极质谱研究了氨基酸-谷胱甘肽非共价复合物碎片化反应过程中两个重要因素—碰撞气体密度和碰撞能量对碎片化反应的影响。研究结果表明,当碰撞气体密度恒定在50×1013 molecules/cm2,碰撞能量在小于100eV低碰撞能量范围内,复合物His-GSH都能发生碎裂,断裂位点容易发生在非共价键上,生成原来组分[His+H]+和[GSH+H]+离子,但没有发生进一步碎裂.当碰撞能量一定（恒定为30 eV）,碰撞气体密度为50×1013 molecules/cm2,His-GSH复合物碎裂后的产物同样为[His+H]+和[GSH+H]+。然而,当CGT上升至75×1013molecules/cm2时,除了非共价键发生碎裂外,共价键也会发生碎裂,产生更小的碎片离子y2、b2。当CGT上升为175×1013 molecules/cm2时,His也开始碎裂,生成m/z为110的[His-H20-CO+H]+。三级串级质谱MS3实验确认Lys-GSH复合物中谷胱甘肽碎裂后产生的y2碎片离子会进一步碎裂。接着用电喷雾电离线性离子阱质谱研究碱金属锂和三种五肽GGGGG、KKKKK、SSSSS的气相化学反应,用碰撞诱导解离对质子化的五肽、单锂化的五肽及双锂化的五肽进行解离反应。实验结果表明,单锂化五肽的解离反应和质子化的五肽的解离反应,在产物离子的类型和相对丰度等方面都相近,表明单个锂和质子在诱导多肽解离反应的路径相似,证明单个锂对多肽解离的影响并不大。而当两个锂和多肽结合时,其解离反应的结果无论是从多肽主链的断裂位点还是从产物离子的类型等方面都明显不同于单锂化及质子化的多肽解离的结果,表明两个锂对多肽的解离的影响较大,表现为两个锂和多肽的相互结合作用能活化多肽,诱导多肽在更多位点发生断裂,给出更丰富的序列离子信息,因此可以作为用质子化多肽进行多肽序列测定的补充。最后是用电喷雾电离质谱综合研究了三种五肽GGGGG、KKKKK、SSSSS和碱金属相互作用的气相化学,对质子化的五肽、单碱金属化及双碱金属化的五肽的低能碰撞诱导解离,从解离的产物离子分布定性地比较了质子化的五肽和单锂及双锂化的五肽碎片化反应的差异,探讨不同碱金属对多肽解离的影响。实验结果表明,对所有碱金属,当单个碱金属和多肽的结合后,其解离产物的分布都和质子化的多肽不同,表明单个碱金属都在一定程度上影响多肽的解离,其中碱金属尺寸半径越小,影响的程度越小,得到的产物离子分布越接近质子化多肽的结果。而两个碱金属对多肽解离的影响和多肽性质有关。当多肽中没有侧链基团时,两个碱金属和多肽结合会进一步提高对多肽的活化程度,诱导多肽在更多位点断裂,无论这种活化裂解是直接诱导主链断裂还是间接重组反应诱导的主链断裂,都使裂解后的产物离子类型和数量增加。由于产物离子类型和相对强度接近,因此认为碱金属尺寸半径以及和多肽之间的亲和势的差异消失。而对带有侧链的多肽,两个碱金属和多肽结合的相互作用都对多肽解离的影响较大,影响程度与碱金属和多肽亲和势、碱金属尺寸半径、侧链性质等因素有关。

论文目录

• 摘要
• 英文摘要
• 第一章 绪论
• 1.1. 分子间非共价相互作用的研究意义
• 1.2. 分子间非共价相互作用的研究方法
• 1.3. 质谱法在研究分子间非共价相互作用中的应用与进展
• 参考文献
• 第二章 实验技术
• 2.1. 电喷雾电离质谱技术
• 2.1.1 质谱技术概述
• 2.1.2 电喷雾电离质谱原理
• 2.1.3 电喷雾电离质谱的应用
• 参考文献
• 第三章 谷胱甘肽与氨基酸非共价复合物的碎片化反应研究
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 化学试剂及溶液制备方法
• 3.2.2 电喷雾电离质谱测定
• 3.3 实验结果与讨论
• 3.3.1 谷胱甘肽和His、Lys在气相中形成的非共价复合物的电喷雾质谱
• 3.3.2 碰撞气体密度对谷胱甘肽非共价复合物碎裂过程的影响
• 3.3.3 碰撞能量对谷胱甘肽与组氨酸非共价复合物碎裂过程的影响
• 3.4 结论
• 参考文献
• 第四章 电喷雾电离质谱研究碱金属锂对多肽解离的影响
• 4.1 前言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 化学试剂及溶液制备方法
• 4.2.2 电喷雾电离质谱测定
• 4.3 实验结果
• 4.3.1 质子化和锂化的GGGGG的碎片化反应
• 4.3.2 质子化和锂化的KKKKK的碎片化反应
• 4.3.3 质子化和锂化的SSSSS的碎片化反应
• 4.4 讨论部分
• 4.4.1 多肽和锂的加和物在气相中的构象
• 4.4.2 锂离子对多肽解离的影响
• 4.4.3 多肽和锂的加和物主要解离反应路径分析
• 4.5 结论
• 参考文献
• 第五章 电喷雾电离质谱研究碱金属Na、K和Rb对多肽解离的影响
• 5.1 背景介绍
• 5.2 实验部分
• 5.2.1 化学试剂及溶液制备
• 5.2.2 电喷雾电离质谱测定
• 5.3 实验结果
• 5.3.1 碱金属离子化的GGGGG的气相解离反应
• 5.3.2 碱金属离子与KKKKK的气相解离反应
• 5.3.3 碱金属离子与SSSSS形成的加和物的CID质谱
• 5.4 讨论
• 5.4.1 不同碱金属离子对GGGGG解离的影响
• 5.4.2 不同碱金属离子对KKKKK解离的影响
• 5.4.3 不同碱金属离子对SSSSS解离的影响
• 5.4.4 碱金属和多肽的加和物气相解离主要解离反应路径分析
• 5.5 结论
• 参考文献
• 第六章 论文总结
• 已发表论文情况
• 致谢