非变性质谱和紫外激光解离在蛋白质结构和相互作用分析中的应用

蛋白质结构及相互作用的动态变化与其生物学功能密切相关,对蛋白质结构及相互作用进行精准探测和分析面临着巨大挑战。非变性质谱(nMS)是一种能够在近生理条件下将蛋白质及其复合物通过电喷雾离子化引入气相离子并进行质谱分析的方法。通过直接测定溶液中蛋白质及其复合物的组成或整合多种质谱解离技术,nMS可获取蛋白质及其复合物的计量关系、组装形式、解离常数、构象变化、结合界面及作用位点等关键信息,以揭示蛋白质相互作用与生物学功能之间的关系。紫外激光解离(UVPD)技术,特别是采用了193 nm准分子激光的UVPD是近年来迅速发展起来的质谱解离技术,其可以高效解离非变性蛋白质骨架,并保留碎片离子中的氢键等非共价相互作用力,从而实现单氨基酸位点分辨的蛋白质动态结构和相互作用质谱解析。本综述主要介绍了nMS和UVPD技术在蛋白质动态结构和相互作用分析中的应用和最新进展,包括由位点突变及配体结合等引起的蛋白质动态结构和相互作用变化,最后对蛋白质nMS表征的未来发展方向做出了展望。

超电荷试剂在蛋白质紫外激光解离质谱表征中的应用研究

本文采用193 nm紫外激光解离质谱(UVPD-MS)研究非变性电喷雾条件下,超电荷试剂环丁砜对蛋白质序列、结构表征的影响。UVPD可在5 ns内对保持高级结构和非共价相互作用的不同价态碳酸酐酶进行快速激发解离,解离序列覆盖率达79.8%,具有较高的解离结构选择性。超电荷试剂环丁砜的引入可显著增加非变性电喷雾产生的碳酸酐酶离子的电荷数目,UVPD解离序列覆盖率提升至87.2%,实现对难解离区域的位点覆盖和序列、结构表征。加入环丁砜后,碳酸酐酶仍能保持高级结构谱学特征及与锌离子的非共价结合,锌离子结合区域等大部分结构区域的UVPD位点解离效率未见显著变化。但是,电荷数目的增加存在引起蛋白质局部结构变化的风险。

铁硫二元团簇的产生及其紫外光解

用激光蒸发固体样品的方法产生了各种铁硫原子簇离子Fe_nS_m^+(n=1-13,m=1—13),并且用串级飞行时间质谱仪研究了这些团簇离子的紫外激光解离规律.实验发现,所有组成为m=n,m=n-1与m=n+5的离子均具有较大的丰度,表明它们具有较好的稳定性.各种Fe_nS_m^+离子的紫外光解结果显示出,当n<<m 时,主要失去S 原子,直至n≈m,而当n≈m 时,主要产物则是Fe 和S 原子数目相近的更小的团簇离子.对实验结果的分析表明,Fe_nS_n^+离子的结构与铁硫蛋白中的Fe_nS_n 原子簇核心相类似,而Fe_nS_m^+(m>n)离子的结构为在Fe_nS_n^+核心外围再键合上其他的S 原子.

水体中苯与亚硝酸的紫外光解交叉反应机理研究

利用激光闪光光解技术对不同条件下苯与亚硝酸水溶液的交叉反应机理进行研究,考察了瞬态物种的生长与衰减等行为;得到了C6H6OH加合物,C6H6NO+π络合物等中间产物,并结合其光解产物的GC/MS分析,对其可能的反应机理进行了探讨,得出了一些微观反应速率常数.

甲酸分子的紫外光解

用时间分辨富里叶红外发射谱仪（TR－FTIRS），研究了248nm激光先解甲酸体系，检测到振动激发态产物CO（v≤8）、CO2（v3≤9）及H2O（v）的红外发光，由此得到光解的两个通道：HCOOH→CO＋H2O及HCOOH01→CO2＋H2。光谱拟合获得新生CO、CO2的振动布居，并求出了两个通道的分支比．发现初生产物CO2的振动布居有明显反转，生成CO2通道的贡献大于生成CO2的通道．道。

铁-硒二元团簇离子的产生和紫外光解

用激光直接溅射的方法产生了铁－硒二元团簇，并用串级飞行时间质谱仪研究了二元团簇的组份和光解规律，一级谱中组成FenSen+、FenSen-1+和FenSen-、FenSen+1是二元团簇的结构骨架和稳定组份，团簇正离子FenSen+的紫外光解结果表明，光解产物主要为一级谱中丰度较大的离子，用密度泛函方法（DFT）优化了FenSe2+的几何结构，并计算了其光解通道，能较好地解释光解的实验结果。

铜/硒二元团簇离子的形成和紫外光解

用串级飞行时间质谱仪结合激光直接溅射的方法产生了铜 /硒二元团簇正负离子 ,正离子主要系列为( Cu2 Se) n Cu+和 ( Cu2 Se) +n ,负离子主要系列为 ( Cu2 Se) n Cu Se- 和 ( Cu2 Se) n Se- ;研究了团簇正离子的紫外光解 .结果表明 ,光解产物主要是一级谱中丰度较大的一些离子 .用密度泛函方法 ( DFT)对 Cu3 Se- ,Cu3 Se+2 的稳定构型及光解通道进行了理论计算 ,解释了实验中观察到的现象 .

辛烯基琥珀酸酶解淀粉酯的性质和显微结构研究

采用傅里叶红外光谱、X射线衍射、紫外可见光谱、激光纳米粒度仪和扫描电镜分析了自制的辛烯基琥珀酸酶解淀粉酯(EOSS)的性质和结构。轻度酶解淀粉经辛烯基琥珀酸接枝改性后,反应只引入辛烯基琥珀酸基团;酯化作用主要发生在无定形区,而对淀粉颗粒的晶型无影响;EOSS具有较高的透明度,且透明度随着取代度的增加而增大;EOSS制成的油脂乳状液粒度小,粒径大小分布均匀,具有较好的乳化性和乳化稳定性;以EOSS为壁材,采用喷雾干燥法制得的油脂微胶囊颗粒包埋效果良好。实验结果表明,制备的EOSS具有良好的性质和结构,可作乳化剂和微胶囊壁材。

面向超薄器件加工的临时键合材料解决方案

临时键合技术作为一项解决先进制造与封装的关键工艺,可为薄晶圆器件的加工提供一种高可靠性的解决方案。该文成功研发出热滑移解键合和紫外激光解键合两种不同解键合方式的临时键合材料。结果显示,与国外同类产品相比,热滑移临时键合材料WLP TB130和WLP TB140具有更高的耐热性,5%的热失重温度均大于400℃,同时也具有更好的耐化性,其中WLP TB140可在160℃实现低温解键合。紫外激光解键合材料为WLP TB4130与WLP LB210配合使用(WLP TB4130作为黏结层,WLP LB210作为激光释放层),超薄器件晶圆键合对通过激光解键合方式实现室温、无应力地与支撑晶圆分离。

火焰自由基OH分子结构的激光增强电离光谱测量

在许多化学反应过程中和过程的诊断中自由基分子的结构与光谱是很重要的。但是由于自由基分子的化学不稳定性,它们的结构与光谱的测定是比较困难的。常用的方法是利用紫外光解,等离子体放电和火焰产生自由基的光谱。 我们在空气-乙炔火焰中,测定了自由基OH在紫外283OA附近的谱带结构。利用一台YAG泵浦的染料激光器产生566OA的可调谐激光,经过KD P晶体倍频后产生紫外可调谐激光。自由基OH在火焰燃烧过程中产生,上述波长的紫外激光共振激发OH(对应于OH跃迁X^2 A^2∑,V=01)。

双光束光解离在牛泛素蛋白离子的自顶向下质谱分析中的应用研究

自顶向下(Top-down)质谱分析方法是将完整蛋白质离子碎片化,从而在分子水平上提供更加精准、丰富的与蛋白质结构相关的生物学信息。该文首次将3µm红外激光与210 nm紫外激光共同引入到傅里叶变换离子回旋共振质谱仪(FT-ICR MS)的分析池中,获得了牛泛素蛋白离子的自顶向下质谱。通过优化两束激光被引入的时间序列,使得蛋白质碎片离子的覆盖率进一步优化。实验发现将两束激光在时间序列上以部分重叠的方式引入时,可以更有效地实现蛋白离子的解离。对于+11价的牛泛素蛋白离子,双光束解离碎片覆盖率可达73%,高于基于单独的红外多光子解离(IRMPD)或紫外光解离(UVPD)方法所获得的结果。对其它价态的牛泛素蛋白离子也得到类似的提升。实验结果显示双光束解离方式对于丰富蛋白碎片离子的种类,提高碎片覆盖率有显著作用。

苯甲酸钠团簇离子的形成和结构

用串级飞行时间质谱(Tandem TOF)仪研究了激光蒸发方法产生的苯甲酸钠及裂解产物团簇离子的形成和可能的构型.通过对苯甲酸钠团簇离子的紫外光解的研究,决定了反应通道及分支比,并定性地讨论了其结构特征.