Waiting
로그인 처리 중...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Chemistry
Click here for the English version

Chemistry

Thermochemische studies van Ni (II) en Zn (II) Ternaire complexen met behulp van ionenmobiliteit-massaspectrometrie

Published: June 8, 2022 doi: 10.3791/63722
Automatic Translation
1, 1, 1, 1, 1, 2, 1
1Department of Chemistry, Texas A&M University-Commerce, 2Laboratoire de Chimie Théorique, Sorbonne Université

Summary

Dit artikel beschrijft een experimenteel protocol met behulp van elektrospray-ion mobiliteit-massaspectrometrie, semi-empirische kwantumberekeningen en energie-opgeloste drempelbotsing-geïnduceerde dissociatie om de relatieve thermochemie van de dissociatie van gerelateerde ternaire metaalcomplexen te meten.

Abstract

Dit artikel beschrijft een experimenteel protocol met behulp van elektrospray-ion mobiliteit-massaspectrometrie (ES-IM-MS) en energie-opgeloste drempelbotsing-geïnduceerde dissociatie (TCID) om de thermochemie van de dissociatie van negatief geladen [amb + M (II) + NTA] - ternaire complexen in twee productkanalen te meten: [amb + M (II)] + NTA of [NTA + M (II)]-  + amb, waarbij M = Zn of Ni en NTA nitrilotriacetinezuur is. De complexen bevatten een van de alternatieve metaalbindende (amb) heptapeptiden met de primaire structuren acetyl-His1-Cys 2-Gly 3-Pro 4-Tyr 5-His 6-Cys 7 of acetyl-Asp1-Cys 2-Gly 3-Pro 4-Tyr 5-His 6-Cys 7, waar de aminozuren ' Aa1,2,6,7 posities zijn de potentiële metaalbindplaatsen. Geometrie-geoptimaliseerde stationaire toestanden van de ternaire complexen en hun producten werden geselecteerd uit kwantumchemieberekeningen (momenteel de PM6 semi-empirische Hamiltoniaan) door hun elektronische energieën en hun botsingsdoorsneden (CCS) te vergelijken met die gemeten door ES-IM-MS. Op basis van de PM6-frequentieberekeningen modelleren de moleculaire parameters van het ternaire complex en zijn producten de energieafhankelijke intensiteiten van de twee productkanalen met behulp van een concurrerende TCID-methode om de drempelenergieën te bepalen van de reacties die betrekking hebben op de 0 K-enthalpies van dissociatie (ΔH0). Statistische mechanica thermische en entropiecorrecties met behulp van de PM6 rotatie- en trillingsfrequenties leveren de 298 K-enthalpies van dissociatie (ΔH298). Deze methoden beschrijven een EI-IM-MS-routine die thermochemische en evenwichtsconstanten kan bepalen voor een reeks ternaire metaalionencomplexen.

Introduction

Deze studie beschrijft een nieuwe techniek met behulp van een in de handel verkrijgbare ionenmobiliteit-massaspectrometer die het mogelijk maakt de relatieve thermochemie te bepalen voor de dissociatie van een alternatief metaalbinding (amb) ternair metaalcomplex [amb +M(II)+NTA], waarbij M = Zn of Ni en NTA = salpeterriacetisch zuur (figuur 1). Deze reacties modelleren de dissociatie van het amb-tagged recombinante eiwit dat aan het NTA-geïmmobiliseerde metaal is bevestigd tijdens geïmmobiliseerde metaalaffiniteitschromatografie (IMAC)1,2. Als voorbeeld wordt deze methode beschreven met behulp van de amb heptapeptide tags van amb A en H (Figuur 2) (gekozen uit devorige studies 3,4,5,6,7,8,9,10,11,12 ) die Zn(II) en Ni(II)-bindende eigenschappen vertonen en dus potentiële toepassingen hebben als zuiveringslabels. Het beschreven proces kan echter worden gebruikt om thermochemische energieën in elk organometaalsysteem te evalueren. Deze ambpeptiden hebben metaalbindingsplaatsen in de Aa1-Aa 2 en Aa6-Aa 7 posities die concurreren met de carboxylaat- en amineplaatsen van de NTA. De drie centrale amb aminozuren zorgen voor een afstandsmeter (Gly3), het scharnier voor de twee armen (Pro4) en een lange afstand π-metaal kation interactie (Tyr5).

De totale 1− ladingstoestand van de [amb+M(II)+NTA]- complexen wordt bepaald door de protonatietoestand van hun potentiële bindingsplaatsen. Aangezien er Ni(II) of Zn(II) is met de 2+ oxidatietoestand, moet er een netto van drie gedeprotoneerde negatief geladen locaties zijn. De moleculaire modellering van de [amb+M(II)+NTA]- complexen voorspelt dat dit twee protonen van de NTA en één proton van de amb zijn (d.w.z. [amb-H+M(II)+NTA-2H]-). De productkanalen bevatten een ionische soort en een neutrale soort (d.w.z. [NTA-3H + M (II)]- + amb of [amb-3H + M(II)]- + NTA). In het manuscript is "-3H" uitgesloten in de namen van de complexen, maar de lezer moet weten dat de -3H wordt geïmpliceerd. Het instrument meet de relatieve intensiteiten van de twee ionische massa-tot-lading (m/z) soorten. Een belangrijk kenmerk van ES-IM-MS-analyses is dat het het onderzoek van de reactiviteit van een specifieke m/z-soort mogelijk maakt, zoals hier en in eerdere ambstudiesgebruikt 3,4,5,6,7,8,9,10,11,12.

Het verkrijgen van thermochemische gegevens voor grote complexen met behulp van botsing-geïnduceerde dissociatie is een onderwerp van aanzienlijk belang13,14. Methodologieën, waaronder de kinetische methode, zijn niet bevorderlijk voor het aanpassen van gegevens over een reeks energieën, noch houden ze rekening met omgevingen met meerdere botsingen 15,16,17,18. Hier wordt de drempel CID (TCID) methode, ontwikkeld met behulp van geleide ionenbundel tandem massaspectrometrie door Armentrout, Ervin en Rodgers, toegepast 19 op een nieuw ES-IM-MS instrumentplatform met behulp van reizende golf ionengeleiders. De TCID-methode maakt een relatieve thermochemische analyse mogelijk van de dissociatie van de ternaire complexen in hun twee productkanalen en omvat een drempelwet die de overdracht van botsingsenergie beschrijft tussen de translatie-energie van de reactant (ternair complex in dit onderzoek) en een inert doelgas (argon in dit geval). De methode omvat integratie over de interne energieverdeling van de reactant20, de translationele energieverdelingen tussen de reactant en het doelgas21 en de totale impulsmomentverdelingen22,23. Een dissociatiekans en statistische Rice-Ramsperger-Kassel-Marcus (RRKM) correctie van de kinetische verschuivingen als gevolg van het beperkte tijdvenster voor observatie van de producten zijn opgenomen24. Voor twee onafhankelijke productkanalen maakt de concurrerende TCID-methode het gelijktijdig aanbrengen van de twee concurrerende productkanalen mogelijk. Dissociatie van het complex vindt plaats door middel van een baanovergangstoestand, die de eigenschappen van de producten heeft, maar bij elkaar wordt gehouden door een locked-dipool25. De TCID-methode is opgenomen in het CRUNCH-programma26 en de werking van de gebruikersinterface wordt hier beschreven om de thermochemie van de twee dissociatiekanalen van de ternaire [amb+M(II)+NTA]- complexen te evalueren. Het CRUNCH-programma is beschikbaar op aanvraag bij de ontwikkelaars26.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

OPMERKING: Figuur 1 toont een overzicht van het protocol.

1. Bereiding van reagentia

  1. Koop gevriesdroogde ambpeptiden (>98% zuiverheid) en bewaar ze in een -80 °C vriezer.
  2. Koop >99% zuiverheid zink (II) nitraathexahydraat en nikkel (II) nitraathexahydraat.
    LET OP: Nikkel(II)nitraathexahydraat vormt een gevaar voor het milieu en de gezondheid.
  3. Koop het nitrilotriacetinezuur, poly-DL-alaninepolymeren, ultrapuur / trace metaalkwaliteit ammoniumacetaat, ammoniumhydroxide, ijsazijn en HPLC-kwaliteit acetonitril.

2. Voorbereiding van voorraadoplossingen

  1. Peptide amb stock oplossing
    1. Bereid een waterige oplossing van 12,5 mM ambconcentratie door 10-20 mg van het gevriesdroogde peptide te wegen met behulp van niet minder dan drie significante figuren en deze in een polypropyleen microcentrifugebuis van 1,7 ml te plaatsen.
    2. Voeg het juiste volume gedeïoniseerd water (>17,8 MΩ cm) toe aan de microcentrifugebuis. Sluit het deksel en meng goed met minstens 20 inversies.
    3. Maak 50 μL aliquots uit de 12,5 mM amb-oplossing en plaats ze in gemarkeerde microcentrifugebuizen van 1,7 ml. Bewaar de aliquot stock oplossingen bij −80 °C.
  2. Oplossingen voor metalen ionenvoorraden
    1. Bereid de waterige Zn(II) en Ni(II)-oplossingen met een concentratie van 12,5 mM door 10-30 mg van het metaalnitraathexahydraat te wegen met gebruikmaking van ten minste drie significante cijfers en deze in een polypropyleenmicrocentrifugebuis van 1,7 ml te plaatsen.
    2. Voeg de juiste hoeveelheid DI-water toe aan de microcentrifugebuis. Sluit het deksel en meng goed met minstens 20 inversies. Bewaar 50 μL aliquot stockoplossingen bij −80 °C.
  3. NTA ion stock oplossingen
    1. Bereid een waterige NTA-oplossing door 10-30 mg van de NTA te wegen met behulp van niet minder dan drie significante cijfers en deze in een microcentrifugebuis van 1,7 ml te plaatsen.
    2. Voeg de juiste hoeveelheid DI-water toe aan de NTA in de microcentrifugebuis om een eindconcentratie van 12,5 mM te bereiken. Sluit het deksel en meng goed met minstens 20 inversies. Bewaar 50 μL aliquot stockoplossingen bij −80 °C.
  4. Ammoniumacetaat stockoplossingen: Weeg 30,8 mg ammoniumacetaat af en voeg toe aan 40 ml DI-water om een oplossing van 10 mM te verkrijgen. Stel de pH van de ammoniumacetaatoplossing in op pH 7,7 met 1 mM ammoniumhydroxide.
  5. Poly-DL-alanine stockoplossing: Maak een 1 ml, 1.000 ppm poly-DL-alanine (PA) stockoplossing door 1,0 mg PA op te lossen in DI-water. Meng uitgebreid. Maak aliquots van 50 μL en doe ze in individueel gelabelde microcentrifugebuizen. Bewaar de oplossing van 1.000 ppm bij −80 °C.

3. Elektrospray-ion mobiliteit-massaspectrometrie (ES-IM-MS) botsing-geïnduceerde dissociatie (CID) analyse

  1. Bereid het instrument voor door de ES-inlaatbuizen en het metalen capillair te reinigen door 500 μL 0,1 M ijsazijn te injecteren, gevolgd door 500 μL ammoniumhydroxide van 0,1 M en ten slotte 500 μL pH 7,7 ammoniumacetaatoplossing.
  2. Maak de amb stockoplossing van 12,5 mM vloeibaar door deze op kamertemperatuur te brengen. Creëer een eindconcentratie van 0,125 mM amb door twee opeenvolgende verdunningen te maken met DI-water. Meng uitgebreid na elke verdunning.
  3. Maak de 12,5 mM metaalionen stockoplossing vloeibaar door deze op kamertemperatuur te brengen. Creëer een eindconcentratie van 0,125 mM metaalion door twee opeenvolgende verdunningen te maken met DI-water. Meng uitgebreid na elke verdunning.
  4. Maak de 12,5 mM NTA stockoplossing vloeibaar. Creëer een eindconcentratie van 0,125 mM NTA door twee opeenvolgende verdunningen met DI-water te maken. Meng uitgebreid na elke verdunning.
  5. Om een monster van 2 ml van het ternaire complex te maken, voegt u 800 μL 0,125 mM NTA-oplossing en 400 μL 0,125 metaalionoplossing toe aan een microcentrifugebuis van 2 ml en mengt u grondig met ten minste 20 inversies. Voeg 400 μL ammoniumacetaatoplossing (pH 7,7) en 400 μL amboplossing van 0,125 mM amb-oplossing toe, meng grondig met ten minste 20 inversies en laat het monster gedurende 10 minuten bij kamertemperatuur in evenwicht zijn.
  6. Laad het monster van 2 ml in een stompe neusspuit van 2,5 ml en injecteer het monster in de ES van het instrument met behulp van de spuitpomp van het instrument met een stroom van 10 μL/min.
  7. Plaats het instrument in de negatieve IM-MS-modus. Gebruik de typische bedrijfsomstandigheden van het instrument27 voor deze experimenten als volgt.
    1. Injecteer het monster met een debiet van 10 μL/min in het ES-capillair dat op −2 kV wordt gehouden met een desolvatiedebiet van 500 L/h stikstof. Stel de ES-bron- en desolvatietemperaturen in op respectievelijk 130 °C en 263 °C. Stel de bemonsterings- en extractiekegels in op respectievelijk 25 V en 3 V.
    2. Gebruik voor de CID-experimenten de quadrupole massaanalysator om het isotopische patroon van het [amb+M(II)+NTA]- ternair complex te selecteren met behulp van de m/z van de mono-isototopische piek met resolutie-instellingen van lage massa = 4,5 en hoge massa = 16,5.
      OPMERKING: De [amb+M(II)+NTA]- ionen worden doorgegeven aan de opeenvolgende drie reizende golf (T-golf) ionengeleiders.
    3. Zorg ervoor dat de val T-golf een argongasstroom heeft van 3 ml / min en een druk van 2,83 x 10-2 mbar. Stel de botsingsenergie (CE) in op de val op 5 V om dissociatie van het ternaire complex te voorkomen. Laat de val de ternaire complexionen verzamelen voordat ze (200 μs release time) vrijkomen in de ion mobility (IM) T-wave ionengeleider met behulp van een trap DC bias van 14 V, die de dissociatie van het complex bij de IM-ingang tot een minimum beperkt.
    4. Zorg ervoor dat de IM-ionengeleider een druk van 0,507 mbar heeft met behulp van een 20 ml / min debiet van ultrapuur N2-buffergas . Voer de T-golven in het IM op met hoogtes van 7 V tot 30 V en met snelheden van 290 m/s tot 801 m/s voor elke begin- en eindveeg van de IM-ionengeleider.
    5. Stel de argonstroom en druk van de overdrachts-T-golf hetzelfde in als de val T-golf. De transfer T-golf werd gebruikt voor de botsing-geïnduceerde dissociatie van het ternaire [amb+M(II)+NTA]- complex met behulp van de transfer CE.
  8. Selecteer het m/z-isotooppatroon van het negatief geladen [amb+M(II)+NTA]-complex met behulp van de transmissieviervoetole in de resolving-modus.
    1. Identificeer het m/z-isotooppatroon door het massaspectrometrieprogramma te openen en Spectrum te selecteren. Selecteer Gereedschappen > Isotopenmodel. Maak in het pop-upvenster een lijst met de molecuulformule van het complex, vink het vakje aan voor Toon geladen ion, voer 1 in voor de lading van negatieve en klik op OK.
    2. Let in het weergegeven isotopenpatroon van het complex op de laagste massapiek. Selecteer in de instrumentsoftware Setup > Quad Profile. Selecteer in het venster dat wordt geopend handmatig vast en voer de massa van de laagste isotopische patroonpiek in. Klik op Bijwerken en vervolgens op Sluiten.
    3. Selecteer opnieuw Setup en klik vervolgens op Quad oplossen. Verzamel de negatieve ionen ES-IM-MS spectra stapsgewijs over een reeks overdrachtsbotsingsenergieën met behulp van een looptijd van 5 minuten en een scantijd van 2 s.
      OPMERKING: Voorlopige overdrachtsenergieën kunnen worden getest van 26-60 V met intervallen van 2 V. Het uiteindelijke bereik van de onderzochte overdrachtsbotsingsenergieën moet geen dissociatie van het ternaire complex bij de laagste energie aantonen en volledige dissociatie in de producten bij de hoogste energie. Voor hoogwaardige statistische analyse moet deze ES-IM-MS-analyse voor elk amb ternair complex ten minste 3x door verschillende mensen en op verschillende dagen worden uitgevoerd om middelen en standaarddeviaties te bepalen.

4. Analyse van de botsingsdoorsnede van ES-IM-MS (CCS)

  1. Reinig de ES-inlaatbuis en het metalen capillair met 500 μL 0,1 M ijsazijn, gevolgd door 500 μL 0,1 M ammoniumhydroxide en ten slotte 500 μL pH 7,7 ammoniumacetaatoplossing.
  2. Maak de 1.000 ppm PA-stamoplossing vloeibaar tot kamertemperatuur en voer twee seriële verdunningen uit; verdun tot 100 ppm PA met DI-water en verdun vervolgens tot 10 ppm PA-oplossing door verdunning met een 1:1-verhouding van DI-water en ACETONITRIL van HPLC-kwaliteit.
  3. Verzamel de negatieve ion IM-MS spectra van het 10 ppm PA-monster gedurende 10 minuten met behulp van instrumentele bedrijfsomstandigheden.
    OPMERKING: Het injectiedebiet en de ES-broncondities waren hetzelfde als voor de CID-experimenten (stap 3). Voor metingen van de CCS bevond de quadrupoolmassaanalysator zich in de niet-oplossende modus en gaf alle ionen door aan de opeenvolgende drie T-golfiongeleiders. De werking van de trap T-golf en IM T-golf ionengeleiders was dezelfde als voor de CID-experimenten. De botsingsenergie van de overdracht t-golfcel was op 4 V om ionen door te laten zonder dissociatie.
  4. Bereid elk van de ternaire complexen voor zoals beschreven in stap 3.2.-3.6.
  5. Verzamel de IM-MS spectra van elk ternair complex gedurende 5 min.
    OPMERKING: Gebruik dezelfde instrumentele voorwaarden als in stap 4.3.
  6. Verzamel de negatieve ion IM-MS spectra van het 10 ppm PA-monster gedurende 10 minuten.
    OPMERKING: Het gemiddelde van de aankomsttijden van de PA-kalibraten die voor en na de amb ternaire complexen zijn verzameld, wordt gebruikt bij de CCS-bepaling.

5. Analyse van CID-gegevens van ES-IM-MS

  1. Identificeer de soort door de theoretische m/ z-isotooppatronen van het ternaire complex en zijn producten af te stemmen op de experimentele IM-MS-spectra.
    1. Open het massaspectrometrieprogramma en selecteer Chromatogram om een nieuw venster te openen.
    2. Klik in het chromatogramvenster op Bestand > openen om het gewenste IM-MS-gegevensbestand te zoeken en te openen.
    3. Klik met de rechtermuisknop op de muis, sleep over het chromatogram en laat los. Het MS-spectrum wordt weergegeven in een apart spectrumvenster .
    4. In het nieuwe venster waarin de spectra worden weergegeven, selecteert u Gereedschappen > Isotopenmodel. Er verschijnt een klein venster. Voer de molecuulformule van de amb-soort in, vink het vakje Geladen ion weergeven aan en voer de gewenste laadstatus in. Klik op OK.
    5. Om alle soorten in het IM-MS-spectrum te onderscheiden, herhaalt u dit proces in het spectrumvenster en registreert u hun m/z-isotoopbereik .
  2. Gebruik voor het ternaire ambcomplex en zijn producten hun m/ z-isotoopbereik om ze te identificeren en hun aankomsttijdverdelingen (ATD) te extraheren.
    1. Open de ionenmobiliteitsscheidingssoftware en selecteer Bestand > openen om het gegevensbestand te zoeken en te openen.
    2. Klik met de linkermuisknop en sleep met de muis om in te zoomen op het m/z-isotoopbereik van het ternaire complex [amb+M(II)+NTA]-.
    3. Klik met het gereedschap Selecteren met de linkermuisknop en sleep om het specifieke isotopenbereik te selecteren voor [amb+M(II)+NTA]- zoals aangegeven in stap 5.1. Klik op de knop Huidige selectie accepteren .
    4. Als u toevallige m/z-soorten of achtergrondsignalen wilt elimineren, gebruikt u het gereedschap Selectie om de ATD te kiezen die is gekoppeld aan het ternaire complex. Klik op de knop Huidige selectie accepteren .
    5. Om het ATD-bestand naar de massaspectrometriesoftware te exporteren, gaat u naar Bestand > exporteren en klikt u vervolgens op Drifttijd behouden. Hernoem het bestand indien gewenst en sla het bestand op in de juiste map.
  3. Bepaal door integratie van het gebied onder de geëxtraheerde ATD-curve de relatieve intensiteit van de soort.
    1. Open in het chromatogramvenster het opgeslagen geëxporteerde bestand van de ionenmobiliteitsscheidingssoftware. Selecteer Proces en vervolgens Integreren. Gebruik een piek-tot-piek amplitude-instelling van 20 en klik op OK.
    2. Noteer het geïntegreerde gebied zoals weergegeven in het chromatogramvenster . Herhaal stap 5.2.2.-5.2.5. voor de twee producten, namelijk [NTA+M(II)]- en [amb+M(II)]-.
    3. Herhaal stap 5.2.1.-5.3.2. voor elke geregistreerde overdrachtsbotsingsenergie.
  4. Gebruik de geïntegreerde ATD-gebieden voor het ternaire complex [amb+M(II)+NTA]- en twee producten [NTA+M(II)]- en [amb+M(II)]- bij elk overdrachtsbotsingsenergiepunt om te normaliseren naar een relatieve procentuele schaal.
    1. Maak een spreadsheet door de identiteit van het ternaire complex en zijn producten en hun geïntegreerde ATD bij elke botsingsenergie in te voeren.
    2. Gebruik voor elke botsingsenergie de som van de geïntegreerde ATD's voor [amb+M(II)+NTA]-, [NTA+M(II)]-, [amb+M(II)]- om hun individuele ATD's te normaliseren tot een relatieve procentuele schaal.
    3. Zoek uit de replica TCID-metingen de gemiddelde en standaarddeviaties van elk gegevenspunt. Converteer de botsingsenergie van de lab-frame transfer (E-lab) naar de botsingsenergie van het centrum van de massa (Ecm) met behulp van de gemiddelde massa's van het argon (mAr) botsingsgas en het ternaire complex (mcomplex): Ecm = Elab (mAr) / (mAr + mcomplex).
      OPMERKING: Ecm vertegenwoordigt de maximale energie van de botsing met het argongas, dat beschikbaar is voor dissociatie van het ternaire complex.
    4. Plot de gemiddelde en standaarddeviatie van de individuele procentuele intensiteiten van [amb+M(II)+NTA]-, [NTA+M(II)]-, en [amb+M(II)]- in een grafiek van relatieve intensiteit (%) vs. centrum-van-massa botsingsenergie (eV) om aan te tonen hoe de relatieve intensiteiten van de soort veranderen als functie van botsingsenergie.

6. Analyse van de gemiddelde aankomsttijden voor het bepalen van botsingsdoorsneden (CCS)

  1. Open de ionenmobiliteitsscheidingssoftware en het bestand met het IM-MS-spectrum van het 10 ppm PA-monster dat is verzameld met de overdrachtsbotsingsenergie ingesteld op 4 V. Extraheer de ATD van elk van de enkele negatief geladen PA-soorten en exporteer de bestanden naar de massaspectrometriesoftware met behulp van de optie Drifttijd behouden (zie stap 5.2.5.). Herhaal dit voor het tweede BESTAND met PA-kalibraties.
  2. Open de ionenmobiliteitsbeveiligingssoftware. Gebruik Bestand > Openen om een van de bestanden te openen die de IM-MS-spectra bevatten van de amb ternaire complexen die zijn vastgelegd tussen de PA-kalibraten. Pak de ATD van elk van de ternaire complexen uit en exporteer hun bestanden naar de massaspectrometriesoftware met behulp van de optie Drifttijd behouden (zie stap 5.2.5.).
  3. Gebruik een cross-sectionele kalibratiemethode28 om de CCS van het ternaire complex en zijn producten te berekenen.
    1. Bereken in een spreadsheet de gecorrigeerde CCS (Ωc) voor elk van de enkele negatief geladen PA-soorten uit hun CCS (Ω)29,30 gemeten in heliumbuffergas31 met behulp van vergelijking 1, waarbij z = lading van het ternaire complex, ec = 1,602 x 10−19 C; mN2 = massa stikstof (u) en mion = massa ternair complex28.
       Equation 1(1)
    2. Zoek de drifttijden (tD) van de PA-kalibraten en de ternaire complexen door eerst de gemiddelde aankomsttijden (tA) te verkrijgen uit de maxima van de overeenkomstige ATD-curven en vervolgens vergelijking 2 toe te passen, waarbij c = detectorvertragingscoëfficiënt (1,41 ms; controle-instrument omdat dit kan variëren tussen instrumenten) en m / z = massa-ladingsverhouding van het PA-kalibrant of amb ternair complex.
      tD =tA Equation 2 (2)
    3. Maak een grafiek door de PA kalibraten tD vs. Ωc. Pas vervolgens met vergelijking 3 de gegevens aan met een regressie van de kleinste kwadraten om de constanten A' en B te vinden, waarbij A' corrigeert voor het elektrische veld, de temperatuur en de druk in het instrument en B corrigeert voor het niet-lineaire gedrag van het T-golf IM-apparaat.
      Ωc = A' tDB (3)
    4. Met behulp van de A' en B constanten en de tD-waarde van de amb ternaire complexen, berekent u hun Ωc met behulp van vergelijking 3 en hun Ω met behulp van vergelijking 1. De CCS-waarden die met deze methode worden geschat, hebben absolute fouten van ongeveer 2%29.

7. Computationele methoden

  1. Gebruik de semi-empirische PM632-methode geïmplementeerd in structurele modellerings- en computationele software33 om geometrie-geoptimaliseerde conformers van de [amb + M (II) + NTA] - ternaire complexen en de ionen- en neutrale productparen te lokaliseren: [amb + M (II)]- + NTA en [NTA + M (II)]- + amb waargenomen uit de CID-experimenten. Raadpleeg het gebruik van de rekenvisualizer in het aanvullende bestand voor meer informatie over het ontwikkelen en indienen van berekeningen.
    OPMERKING: Voor de huidige systemen heeft de PM6-methode experimentele gegevens correct gereproduceerd, maar in het algemeen kan elke kwantumchemiemethode worden gebruikt die betrouwbaar en computationeel uitvoerbaar is.
  2. Voer geometrie-optimalisaties en frequentieberekeningen uit op meerdere verschillende startstructuren om verschillende conformaties, protonatietoestanden en potentiële bindingsplaatsen te verkennen. Noteer de elektronische + nulpuntsenergieën van elk van de gelokaliseerde stationaire punten voor elk van de ternaire complexen en hun producten.
    OPMERKING: De startstructuren voor de geometrie-optimalisaties moeten verschillende mogelijke combinaties van bindingsplaatsen en conformatieregelingen onderzoeken. De startstructuren waren gebaseerd op eerder gelegen B3LYP34 [amb+M(II)]- conformers 3,4,6. Voor [amb+M(II)+NTA]- was NTA gepositioneerd om te concurreren met de substituente locaties van de amb bij de Aa1-Aa 2-Aa 6-Aa 7 en het carboxylaat terminus voor de singlet spintoestand van Zn(II) of de triplet spintoestand van Ni(II).
  3. Gebruik een programma dat nauwkeurige botsingsdoorsnedemetingen kan uitvoeren zoals gemeten in heliumbuffergas (CCSHe) met behulp van de atoomcoördinaten uit deze kwantumchemische berekeningen35.
    OPMERKING: Programma's die zijn ontwikkeld voor het berekenen van nauwkeurige CCSHe uit peptidestructuren die zich bevinden door kwantumchemische berekeningen omvatten MobCal36 en HPCCS37,38.
  4. Kies de laagste energieconformer met de Lennard-Jones CCSHe die overeenkomt met de IM-MS-gemeten CCSHe voor het selecteren van de structuren van ternaire complexen en dissociatieproducten om op te nemen in de onderstaande CRUNCH-modellering.

8. CRUNCH-modellering

  1. Maak een tekstbestand in de indeling die wordt beschreven in de discussiesectie ("CRUNCH-invoertekstbestandsindeling").
    OPMERKING: Het bestand bevat de volgende kolommen: (−1) botsingsenergie in het midden van de massa (Ecm), (1) gemiddelde van de relatieve intensiteit van het [amb+M(II)]- product, (2) standaarddeviatie van de [amb+M(II)]- intensiteit, (3) gemiddelde van de relatieve intensiteit van het [NTA+M(II)]- product, en (4) standaarddeviatie van de [NTA+M(II)]- intensiteit.
  2. Modelleer de Ecentimeter-afhankelijke intensiteiten van de twee reactiekanalen [amb+M(II)+NTA]-naar [amb+M(II)]- + NTA en [amb+M(II)+NTA]- naar [NTA+M(II)]- + amb met behulp van de TCID-techniek in het CRUNCH-programma.
    OPMERKING: Gebruik de PM6 trillings- en rotatiefrequenties voor het ternaire complex en de twee ionen- en neutrale productkanalen. Gebruik gemiddelde massa's van het ternaire complex, argonbotsingsgas en ionen- en neutrale producten. Gebruik waarden uit de PM6-berekeningen of de NIST-database voor de polariseerbaarheid (Å3) en dipoolmomenten (Debye) voor de neutrale producten.
    1. Open in het hoofdmenu van CRUNCH het tekstbestand (. GB5) met de Ecm-afhankelijke relatieve intensiteiten van de producten. Antwoord Nee om parameters te lezen.
    2. Selecteer in het hoofdmenu van CRUNCH modelleren > Alle parameters instellen. Kies in de opties van het reactiemodel de standaard threshold CID-optie gevolgd door RRKM met integratie over de energieoverdrachtsverdeling van het ternaire complex20, voer 2 in voor gemodelleerde onafhankelijke productkanalen en selecteer Doorsneden berekenen. Voer Nee in om Twee productkanalen dezelfde ionenmassa te hebben?
    3. Voer voor Productkanaal # 1 kolom [1] in voor de experimentele gegevens van het [amb+M(II)]- product, kolom [2] voor de standaardafwijkingen van het [amb+M(II)]- product, kolom [5] voor de niet-opgeloste modeldoorsnede en kolom [6] voor de ingewikkelde modeldoorsnede. Voer 0 in voor restanten van pasvorm.
      OPMERKING: Deze kolomnummers komen overeen met de kolommen in het invoerbestand in stap 8.1. zoals beschreven in de discussie ("CRUNCH input text file format").
    4. Voer voor Productkanaal # 2 kolom [3] in voor de experimentele gegevens van het [NTA+M(II)]- product, kolom [4] voor de standaardafwijkingen van het [NTA+M(II)]- product, kolom [7] voor de onconvolute modeldoorsnede en kolom [8] voor de ingewikkelde modeldoorsnede. Voer 0 in voor restanten van pasvorm.
    5. Kies voor het type onconvoluted model 0 K doorsnede (kinetische verschuiving inbegrepen), inclusief de statistische RRKM-correctie van de kinetische verschuivingen als gevolg van het tijdvenster van 50 μs van de botsingscel naar de TOF-detector18.
    6. Kies voor de convolutie-opties de dubbele integraal van Tiernan, die de convolutie omvat over translationele energieverdelingen tussen het ternaire complexion en het argonbotsingsgas21.
    7. Kies voor de numerieke integratiemethode gaussiaanse kwadratuur met vooraf opgeslagen doorsneden, gevolgd door het aantal integratiepunten = 32, het aantal standaarddeviaties = 3,0 en het aantal standaardafwijkingen voor de tweede integraal = 3,0.
    8. De massa van het ternaire complexion (u) wordt automatisch afgelezen van de . GB5 tekstbestand, gevolgd door de massa van het botsingsgas (39,948 voor argon); gebruik de standaardwaarden van 0,20 eV voor de FWHM van de ionenbundel en 298,15 K voor de gastemperatuur. Het programma leest automatisch de minimale en maximale centrum-van-massa botsingenergieën in van de . GB5 tekstbestand; gebruik de standaardwaarde voor de minimale energietoename.
    9. Gebruik de standaardwaarde voor de schaalfactor Sig0, Nee voor het toestaan van schalen van afzonderlijke productkanalen en de standaardwaarden voor N en M. Kies voor de methode voor de g(i)-berekening integreren over ro-trillingsdichtheid van toestanden, waaronder de interne energieverdeling20 van het ternaire complex [amb+M(II)+NTA]-.
    10. Uit de opties voor het invoeren van de moleculaire parameters, voert u G in om het structurele modelleringsbestand33 te lezen met de PM6 trillings- en rotatiefrequenties van het ternaire complex. Antwoord Ja op de vraag is een van de reactanten atomair? Schrijf de locatie en naam van het modelleringsbestand.
      OPMERKING: De andere opties voor het invoeren van de trillings- en rotatiefrequenties omvatten het leesparameterbestand, dat de parameters uit een tekstbestand inleest, of het bewerken / invoeren van constanten, waardoor elke parameter handmatig kan worden ingevoerd.
    11. Schaal de frequenties met behulp van de door NIST aanbevolen PM6-schaalfactor (1,062). Zie de discussie ("schaalfactoren voor de trillingsfrequenties") voor meer informatie over schalen. Het aantal atomen in het ternaire complex wordt uit het bestand afgelezen. Antwoord Nee op is het molecuul lineair? Voer de beschrijving van de reactanten in (bijv. H+Zn+NTA- + Ar).
    12. Voer 1 in voor de lading op ion en 1,664 voor de polariseerbaarheid van het argongas39. De massa van ion en massa van het doelwit zijn respectievelijk voor het ternaire complex en argon en worden automatisch afgelezen van de . GB5 tekstbestand. Voer 0 in voor harmonische trillingen.
      OPMERKING: De volgende opties zijn voor het kiezen van verschillende schaalfactoren voor hoge of lage trillingsfrequenties. Voer 1,062 in voor hoge frequenties en 0,0 voor lage frequenties (zie discussie: schaalfactoren voor de trillingsfrequenties). De geschaalde frequenties worden weergegeven. Kies 0 om Geen wijziging te selecteren.
    13. Druk op Enter om de 1D- en 2D-rotatieconstanten te lezen uit het structurele modelleringsbestand33 dat is ingevoerd in stap 8.2.10. Selecteer standaardwaarden van 0 voor de gehinderde rotorbehandelingen en 1 voor molecuulsymmetrie.
      OPMERKING: Het programma toont de ingevoerde gegevens; druk op Enter voor geen wijzigingen.
    14. Kies de standaard 300 K voor reactanttemperatuur. Selecteer Integratie voor de methode voor het verminderen van de dichtheid van de array states. Selecteer Ja om de energieverdeling af te breken. Voer 40000 cm−1 in voor maximale energie voor distributie, 2,0 cm−1 voor bakgrootte en 32 voor aantal punten in energiedistributie.
      OPMERKING: Druk op Enter 2x en controleer of de afgekapte 32-pt array een populatie heeft >0,9. Als >0,9, voert u Nee in om bakken of condensatiefactor te wijzigen. Als <0.9, voert u Ja in en wijzigt u de maximale energie voor distributie en/of bakgrootte.
    15. Kies voor parameters voor het TCID/RRKM-model Ja voor Wijzigen, voer 0 in voor vaste tijd en 0,000050 s voor de bovengrens van het detectievenster. Voor het gebruikte instrument is dit de tijd die ionen nodig hebben om van de overdrachtsbotsingscel naar de TOF-detector te reizen en wordt berekend met behulp van vergelijking 2.
    16. Voer voor een geactiveerd molecuul C in om waarden te kopiëren van de reeds ingevoerde reactanten. Voer −1 in voor bronovergangsstatus (TS), 0 voor doel-TS en P om door te gaan.
    17. Selecteer voor productkanaal 1 1 voor enkele overgangsstatus van de opties voor het dissociatiekanaal en 0 voor geen voor de sequentiële dissociatie. Kies voor het type overgangsstatus 1 voor een baan om de aarde.
    18. Selecteer G om de modelleringsprogrammabestanden te lezen die de PM6-rotatie- en trillingsparameters voor de [amb +M(II)]- + NTA-producten bevatten. Voer Nee in voor is een van de PSL TS-soorten atomair? Voer de locatie en naam van het [amb+M(II)]-bestand in. Gebruik 1.062 voor schaalfrequenties, druk op Enter voor het aantal atomen en voer Nee in voor is het molecuul lineair?
    19. Voer de locatie en naam in van het modelleringsbestand dat de trillings- en rotatiefrequenties voor het NTA-product bevat. Gebruik 1.062 voor schaalfrequenties, druk op Enter voor het aantal atomen en voer Nee in voor is het molecuul lineair? Voer de beschrijving in van de omloopzende TS, bijvoorbeeld H+Zn-... NTA.
    20. Voer 1 in voor lading van [amb+M(II)]-ion en voer de polariseerbaarheid (16,12 Å3) en het dipoolmoment (4,6183 Debye) van NTA in. Selecteer 0 K voor rotatietemperatuur en vergrendelde dipool voor de behandeling van de overgangstoestand in een baan om de aarde. Voer de gemiddelde massa's (u) van het [amb+M(II)]- ion en NTA in.
    21. Voer 0 in voor harmonische trillingen. Voer 1.062 in voor hoge frequenties en 0.0 voor lage frequenties. Zie het discussiegedeelte voor meer informatie over schaalfrequenties; de geschaalde frequenties worden weergegeven. Kies 0 om Geen wijziging te selecteren. Druk op Enter om de 1D- en 2D-rotatieconstanten uit de modelleringsbestanden te lezen. Selecteer 0 voor gehinderde rotoren, 1 voor molecuulsymmetrie en 1 voor reactiedegeneratie. Voer de optie Geen wijzigingen in .
    22. Selecteer voor productkanaal 2 1 voor enkele overgangsstatus, 0 voor geen voor de sequentiële dissociatie en 1 voor baan voor het overgangsstatustype.
    23. Selecteer G om modelleringsbestanden in te lezen die de PM6-rotatie- en trillingsparameters voor de [NTA+M(II)]- en amb-producten bevatten. Voer Nee in voor is een van de PSL TS-soorten atomair? Schrijf de locatie en naam van het [NTA+M(II)]- modelleringsbestand.
    24. Gebruik 1,062 voor schaalfrequenties, druk op Enter om het aantal atomen af te lezen en voer N in voor is het molecuul lineair? Schrijf de locatie en naam van het amb-modelleringsbestand. Gebruik 1,062 voor schaalfrequenties, druk op Enter voor het aantal atomen en voer N in voor is het molecuul lineair?
    25. Voer de beschrijving in van de omloop van de TS (bijv. NTA+Zn-... H). Voer 1.0 in voor lading van [NTA+M(II)]- ion en voer de polariseerbaarheid (Å3) en het dipoolmoment (Debye) van de amb in. Selecteer 0,0 K voor rotatietemperatuur en locked-dipool voor de behandeling van de baanovergangstoestand. Voer de gemiddelde massa's (u) van de [NTA+M(II)]- en amb-producten in.
      OPMERKING: Het uitvoerbestand bevat de polariseerbaarheid en dipoolmomenten van de amb. De polariseerbaarheid is in eenheden van Bohr3 en moet worden omgezet naar de eenheden van Å3.
    26. Voer 0 in voor harmonische trillingen. Voer 1.062 in voor hoge frequenties en 0 voor lage frequenties. Zie de discussie voor meer informatie over schaalfrequenties. De geschaalde frequenties worden weergegeven. Kies 0 om Geen wijziging te selecteren. Druk op Enter om de 1D- en 2D-rotatieconstanten uit de modelleringsbestanden te lezen. Selecteer 0 voor gehinderde rotoren, 1 voor molecuulsymmetrie en 1 voor reactiedegeneratie. Voer Geen wijzigingen in.
    27. Als u inactieve 2D-rotaties wilt verwerken, selecteert u de standaardopties statistische impulsmomentverdeling en integreert u P(E,J) over J-verdeling. Gebruik de standaardwaarde 32 in het aantal punten in integratie.
      OPMERKING: Deze selecties kiezen de methode voor integratie boven het totale impulsmoment J-niveaus16,17. De resulterende uitvoer stelt de onderzoeker in staat om te controleren of alle invoer correct is.
    28. Selecteer de activeringsenergieën ten opzichte van de optie voor het bekrachtigde molecuul en voer relatieve energie (eV) in voor productkanaal 1 die dicht bij de drempelenergie ligt die wordt waargenomen in de grafiek van de relatieve intensiteit versus botsingsenergie in het midden van de massa van het [amb +M(II)]- product (figuur 4).
    29. Voer voor productkanaal 2 relatieve energie (eV) in die dicht bij de drempelenergie ligt die wordt waargenomen in de grafiek van de intensiteit versus botsingsenergie van het massamiddelpunt van het [NTA+M(II)]- product. Als u het aantal statussen voor elk productkanaal wilt berekenen, gebruikt u een bakgrootte van 2,0. Druk op Enter en vervolgens op Nee om door te gaan.
    30. Selecteer in het menu Model de optie Parameters optimaliseren om gegevens te passen en voer respectievelijk de minimale energie en maximale energie in om de gegevensaanpassing te starten en te beëindigen.
      OPMERKING: Gebruik een klein energiebereik dat de drempels van beide kanalen omvat. Zie voor meer informatie de discussie: energiebereik voor het aanpassen van het geselecteerde TCID-model aan de experimentele gegevens.
    31. Selecteer -1 voor de wegingsmodi experimentele standaardafwijkingen. Selecteer op basis van de gegevens een minimaal aanvaardbare std. afwijking van typisch 0,01 tot 0,001. Selecteer Nee voor geoptimaliseerde schaling van afzonderlijke kanalen en 0 voor het aantal iteraties.
      OPMERKING: Een alternatief voor het gebruik van standaarddeviaties is de statistische optie.
    32. Gebruik de standaardwaarde voor de convergentiegrens E0 en selecteer Nee om een parameter op de contante waarde te houden. Voer 0,5 en 2,0 eV in voor de onder- en bovengrenzen om optimalisatiefouten te voorkomen en selecteer centraal eindig verschil voor de afgeleide evaluatiemethode. Gebruik de standaardwaarde voor numerieke precisie en selecteer Nee voor het wijzigen van afgeleide stapgroottes.
      OPMERKING: Een alternatieve methode is om Ja te selecteren om een parameter op de huidige waarde te houden. Deze methode wordt verder beschreven in de discussie: optimalisatie van parameters.
    33. Selecteer in het menu Optimalisatie de optie optimalisatie starten. Het CRUNCH-programma optimaliseert het geselecteerde TCID-model voor de experimentele gegevens.
      OPMERKING: Als de optimalisatie geen bevredigende pasvormen vindt, probeer dan vanuit het menu Wijzigingen het energiebereik te wijzigen om alleen de eerste paar intensiteiten te dekken die uit de drempels stijgen. Wanneer een redelijke pasvorm is gevonden, vergroot u het energiebereik en past u opnieuw. Andere opties die kunnen helpen bij het vinden van pasvormen voor de gegevens, zijn onder meer de keuze om elke parameter op de huidige waarde te houden in geoptimaliseerde parameters en het wijzigen van wegingsopties in gewichten. Zie de discussie voor deze opties.
    34. Wanneer een model is gevonden dat geschikt is voor de gegevens, drukt u op Enter totdat het menu Model verschijnt. Als slechts een deel van het energiebereik van experimentele gegevens is uitgerust met het TCID-model, selecteert u Berekenen en convoluut model om het model uit te breiden dat geschikt is voor alle experimentele botsingsenergieën.
    35. Selecteer in het menu Model delta H en S bij T.
      OPMERKING: Het onconvoluted CRUNCH-model relateert de 0 K-drempelenergieën aan de 0 K-enthalpies (ΔH0) van dissociatie van het ternaire complex in de twee onafhankelijke productkanalen (tabel 2). De 298 K enthalpies (ΔH298) en Gibbs vrije energieën (ΔG298) van dissociatie worden ook afgeleid met statistische mechanica thermische en entropie correcties met behulp van de reactant en producten PM6 rotatie- en trillingsfrequenties.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

De door competitieve botsingen geïnduceerde dissociatie van de [amb+M(II)+NTA]- ternaire complexen van A en H in [amb+M(II)]- + NTA of [NTA+M(II)]- + amb, wordt weergegeven in figuur 3. De amb wordt weergegeven als A of H en de M = Zn of Ni. Het [A+Zn(II)+NTA]- ternair complex (figuur 3A) vertoont schijnbare drempels van ongeveer 0,7 eV botsingsenergie (CE) om [A+Zn(II)]- te produceren- en ongeveer 0,9 eV om [NTA+Zn(II)]-- te produceren. De dissociatie van het [A+Ni(II)+NTA]- complex (figuur 3B) vertoont vergelijkbare drempels (~1,1 eV) voor zowel de [NTA+Ni(II)]- als [A+Ni(II)]- producten, waarbij [NTA+Ni(II)]- toenemend tot 90% relatieve intensiteit, terwijl de intensiteiten van [A+Ni(II)]- niet boven de 18% uitkomen. Voor het [H+Zn(II)+NTA]- ternair complex (Figuur 3C) is het hoofdproduct [H+Zn(II)]- oplopend van een drempel van ongeveer 0,6 eV tot ongeveer 85% relatieve intensiteit, en bij energieën boven 1,0 eV stijgt de [NTA+Zn(II)]- tot ongeveer 30%. Er is ook een kanaal voor waterverlies van [H-H2O+Zn(II)]-. Voor [H+Ni(II)+NTA]- (Figuur 3D) stijgt de [H+Ni(II)]- van een drempel van ongeveer 0,9 eV naar ongeveer 40% relatieve intensiteit, terwijl de [NTA+Ni(II)]- stijgt van ~1,0 eV naar ongeveer 80%. Op de grafieken staat de CE waar het ternaire complex voor 50% gedissocieerd is. De Ni(II) ternaire complexen vereisen 0,31-0,37 eV hoger CE dan hun Zn(II) ternaire complexe tegenhangers om 50% gedissocieerd te zijn. Dit suggereert dat de Ni (II) -complexen stabieler zijn en een hogere CE vereisen om te dissociëren, wat verder wordt onderzocht met behulp van de TCID-techniek.

Figuur 4 illustreert de concurrerende TCID-methode, die het gelijktijdig aanbrengen van de twee concurrerende productkanalen mogelijk maakt.

[amb+M(II)+NTA] → [amb+M(II)]- + NTA (1)

[amb+M(II)+NTA] → [NTA+M(II)]- + amb (2)

Het potentiële energieoppervlak (PES) illustreert het bekrachtigde ternaire complex dat dissocieert in de concurrerende productkanalen en toont de pm6-geometrie-geoptimaliseerde soorten die worden gebruikt om de dissociatie van [ambH + Zn (II) + NTA] te modelleren. Inbegrepen in de PES zijn de dichtheid van toestanden van het ternaire complex en de som van de toestanden van de producten. De 0 K drempel energieën, E1 en E2, komen overeen met de 0 K enthalpieverandering voor reacties 1 en 2.

Figuur 5 toont de structuren van de andere drie voor geometrie geoptimaliseerde ternaire complexen die in deze studie zijn gebruikt. Deze soorten werden gekozen op basis van hun voorspelde elektronische en nulpuntsenergieën en hun overeenstemming met de IM-MS-gemeten botsingsdoorsneden (CCSHe). Tabel 1 laat zien dat er een overeenkomst is tussen de ternaire complexen LJ CCSHe en de experimentele IM-MS CCSHe omdat ze het eens zijn binnen hun wederzijdse onzekerheden. De conformaties van de [amb+M(II)] en amb waren gebaseerd op de bevindingen van onze vorige DFT-modellering 3,4,5,6. De moleculaire parameters van deze PM6-conformers werden gebruikt in de TCID-modellering van de energie-opgeloste dissociaties van de ternaire complexen, inclusief hun ro-vibrationele frequenties voor het berekenen van hun dichtheid en som van toestanden.

Figuur 6 toont de ingewikkelde CRUNCH TCID-drempel die past bij de energie-opgeloste productintensiteiten. De ingewikkelde pasvormen omvatten de beschikbare energie- en impulsmomentverdelingen van de [amb+M(II)+NTA]- + Ar-reactanten. De onconvoluted fits (niet getoond) voorspelden de 0 K-verandering in enthalpies (ΔH0) voor de dissociatie van het ternaire complex, en tabel 2 toont de ΔH0 en ΔH298 (kJ/mol) voor reacties 1 en 2. Voor de dissociatie van de Zn(II) ternaire complexen vertonen zowel A als H ΔH0 voor reactie 1, die respectievelijk 31 kJ/mol en 15 kJ/mol lager zijn dan de ΔH0 voor reactie 2, wat aangeeft dat zowel A als H een grotere Zn(II)-affiniteit hebben dan de NTA. Het [A+Ni(II)+NTA]- ternair complex vertoont ΔH0 = 146 en 148 kJ/mol voor respectievelijk reacties 1 en 2, wat aangeeft dat A en NTA vergelijkbare affiniteiten hebben voor Ni(II). De dissociatie van [H+Ni(II)+NTA]- laat echter zien dat de ΔH0 voor reactie 1 36 kJ/mol lager is dan voor reactie 2, wat aangeeft dat H een grotere Ni(II)-affiniteit heeft dan de NTA. Over het algemeen vertonen de [amb+Ni(II)+NTA]- complexen hogere dissociatie-enthalpies dan hun [amb+Zn(II)+NTA]- tegenhangers, met uitzondering van A dissociatie in [NTA+Ni(II)]-. Tabel 3 toont de Gibbs vrije energieën (ΔG298) van associatie en de vormingsconstanten (K) voor de omgekeerde reacties:

[amb+M(II)] - + NTA → [amb+M(II)+NTA]- (3)

[NTA+M(II)] - + amb → [amb+M(II)+NTA]- (4)

Tabel 3 laat zien dat de vorming van de Ni(II) ternaire complexen exergonicer is en in alle gevallen grotere formatieconstanten K vertoont dan de Zn(II) complexen. Reactie 4 (d.w.z. de amb tag associatie met het NTA-metaalionencomplex) is van bijzonder belang omdat het het amb-tagged recombinante eiwit vertegenwoordigt dat bindt aan het NTA-geïmmobiliseerde metaalion in de IMAC-kolom. Reactie 4 voor de vorming van [ambA+Ni(II)+NTA] vertoont de meest spontane ΔG298 = 53,1 kJ/mol en de hoogste formatieconstante, K = 2,01 x 109.

Figure 1
Figuur 1: Overzicht van de ES-IM-MS TCID-methode. Klik hier om een grotere versie van dit cijfer te bekijken.

Figure 2
Figuur 2: De primaire structuren van amb A- en H-peptiden. Kleur benadrukt de potentiële metaalbindingsplaatsen. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

Figure 3
Figuur 3: De massamiddelpunt, energie-opgeloste (eV) drempelbotsing-geïnduceerde dissociatie van [amb+M(II)+NTA]-. De energieafhankelijkheid van de productionen [amb+M(II)]- [NTA+M(II)]- en [amb-H2O+Zn(II)]- wordt getoond. De botsingsenergie van het massamiddelpunt, waarbij er 50% dissociatie is van het [amb+M(II)+NTA]- ternair complex, is opgenomen in de grafieken. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

Figure 4
Figuur 4: Het model voor de energie-opgeloste TCID-methode. De botsingen tussen [ambH+Zn(II)+NTA]- + argon resulteren in de dissociatie naar de [ambH+Zn(II)]- + NTA of [NTA+Zn(II)]- + ambH producten. De drempelenergieën E1 en E2 komen overeen met de 0 K-enthalpies van dissociatie (ΔH0) voor de reacties [ambH+Zn(II)+NTA]- → [ambH+Zn(II)]- + NTA of [ambH+Zn(II)+NTA]- → [NTA+Zn(II)]- + ambH, respectievelijk. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

Figure 5
Figuur 5: De pm6 geometrie-geoptimaliseerde ternaire [amb+M(II)+NTA]- complexen van A en H. Conformers die worden gebruikt in de TCID-modellering van de experimentele gegevens. Deze conformers werden geselecteerd uit andere kandidaatstructuren door hun PM6 elektronische energieën te vergelijken en hoe hun LJ-botsingsdoorsneden (CCSHe) zich verhielden tot de IM-MS gemeten CCSHe. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

Figure 6
Figuur 6: De energie-opgeloste, botsing-geïnduceerde dissociatie van [amb+M(II)+NTA]-. Voor soorten A en H worden de productionen van [amb+M(II)]- en [NTA+M(II)]- met de ingewikkelde CRUNCH-drempelaanpassingen weergegeven. De getoonde energiewaarden (eV) zijn de enthalpies van dissociatie bij 0 K voor de reacties [amb+M(II)+NTA]- → [amb+M(II)]- + NTA of [amb+M(II)+NTA]- → [NTA+M(II)]- + amb. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

Figure 7
Figuur 7: Het formaat voor het CRUNCH-tekstbestand. Het bestand bevat de gemiddelde relatieve intensiteiten en hun standaarddeviaties van de productionen gevormd als functie van botsingsenergie in het midden van de massa. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

Amb [amb+Zn(II)+NTA] - [amb+Ni(II)+NTA] -
Pm6 Exp.a Pm6 Exp.a
Een 214±2 214 219±2 218
H 211±5 216 212±3 215
een ES-IM-MS CCSDe metingen hebben onzekerheden van ±4 Å2.

Tabel 1: Vergelijking van LJ-botsingsdoorsneden van de PM6-conformers van [amb+M(II)+NTA]-. Theoretische doorsneden van de PM6 conformers worden vergeleken met de experimentele CCSDie hij mat met ES-IM-MS.

[amb+Zn(II)+NTA] - → [amb+Ni(II)+NTA] - →
[amb+Zn(II)] - + NTA [NTA+Zn(II)] - + amb [amb+Ni(II)] - + NTA [NTA+Ni(II)] - + amb
Amb ΔH0 ΔH298 ΔH0 ΔH298 ΔH0 ΔH298 ΔH0 ΔH298
Een 118 127 149 182 146 171 148 154
H 96.4 92.3 111 115 125 140 161 216
 

Tabel 2: Thermochemische resultaten van de TCID-analyses. De energieafhankelijke reacties [amb+M(II)+NTA]- → [amb+M(II)]- + NTA of [amb+M(II)+NTA]- → [NTA+M(II)]- + amb, met de 0 K enthalpies van dissociatie (ΔH0) afgeleid van het onconvolute TCID-model fit, en 298 K enthalpies van dissociatie (ΔH298) afgeleid van ΔH0 en statistische mechanische thermische correcties met behulp van de PM6 rotatie- en trillingsfrequenties. Waarden worden gegeven in kJ/mol.

[amb+Zn(II)] - + NTA-→ [NTA+Zn(II)] - + amb → [amb+Ni(II)] - + NTA-→ [NTA+Ni(II)] - + amb →
[amb+Zn(II)+NTA] - [amb+Zn(II)+NTA] - [amb+Ni(II)+NTA] - [amb+Ni(II)+NTA] -
Amb DG298 K DG298 K DG298 K DG298 K
Een -34.0 9,05 x 105 -21.8 6,59 x 103 -45.7 1,01 x 108 -53.1 2,01 x 109
H -29.3 1,36 x 105 -30.2 1,95 x 105 -47.0 1,71 x 108 -31.1 2,81 x 105
 

Tabel 3: Gibbs vrije energieën van associatie (ΔG298) en evenwichtsvormingsconstanten (K). ΔG298 en K bij 298 K voor de omgekeerde reacties [amb+M(II)]- + NTA → [amb+M(II)+NTA]- en [NTA+M(II)]- + amb → [amb+M(II)+NTA]-. Afgeleid van ΔH298 en statistische mechanica entropieberekeningen met behulp van de PM6 rotatie- en trillingsfrequenties. De waarden voor ΔG298 zijn in kJ/mol.

Aanvullend dossier. Klik hier om dit bestand te downloaden.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Kritieke stappen
ES-IM-MS threshold collision-induced dissociation (TCID) analyses. De TCID gebruikte de transfer T-golfcel in aanwezigheid van argon als botsingscel. Voorafgaand aan dissociatie worden de voorloperionen gethermiseerd door laagenergetische botsingen met stikstofgas terwijl ze door de ionenmobiliteitscel (IM) gaan. Dit resulteert in een meer reproduceerbare energie-opgeloste TCID dan wordt bereikt door de val te gebruiken als de botsingscel 6,40. De thermalisatie van de [amb+M(II)+NTA]- voorafgaand aan dissociatie maakt het ook mogelijk om de beschikbare interne energie van het ternaire complex te karakteriseren met behulp van 298 K temperatuur. De dissociatie in de overdrachtscel betekent ook dat het ternaire complex en zijn productionen dezelfde gemiddelde aankomsttijden hebben bij de detector, wat nuttig was voor het identificeren van de dissociatie van het ternaire complex die alleen in de overdrachtscel plaatsvond. Andere gebieden waar dissociatie kan optreden zijn de ES-bron (bemonsteringskegel wordt op 25 V gehouden om dit te voorkomen) of bij de ingang van de IM-cel. De productionen die worden geproduceerd door de dissociatie van het ternaire complex in deze gebieden hebben andere drifttijden dan die geproduceerd in de overdrachtscel, omdat de productionen worden gescheiden van het ternaire complex in de IM-cel. Deze productionen werden van de analyse uitgesloten. In dit protocol worden alleen de geïntegreerde aankomsttijdverdelingen voor de precursor- en productionen die op elkaar zijn afgestemd, gebruikt om hun intensiteiten te bepalen. De instelling voor trapbias is de spanning die de injectiespanning in de IM-cel regelt, die bijdraagt aan de CID bij de ingang van de IM-cel. De valbias was ingesteld op 14 V, waardoor de achtergronddissociatie tot een minimum werd beperkt, terwijl de algehele intensiteiten niet overdreven werden beïnvloed. Een eerdere studie41 bepaalde dat de effectieve temperatuur (bovengrens) van het peptidedimmeer van leucine-enkefaline 449 K was bij de ingang van de IM-cel. De effectieve temperatuur daalde echter snel naarmate het dimeer de IM-cel doorgaf. De aankomsttijden van de hier bestudeerde ambcomplexen vertoonden Gaussische verdelingen, wat aangeeft dat ze gethermiseerd waren toen ze de IM-cel doorgaven.

ES-IM-MS collision cross sections (CCS) analyses. CCS-drifttijden werden experimenteel gevonden als gevolg van botsingen met stikstof. Die waarden werden omgezet in helium-afgeleide CCS-drifttijden met behulp van een kalibratiecurve van bekende normen. Dit is essentieel omdat de programma's die worden gebruikt om de CCS van de PM6-conformers te meten, de meer algemeen gebruikte heliumstandaarden vereisen.

Wijzigingen en probleemoplossing van de techniek
CRUNCH invoer tekstbestand formaat. Het invoertekstbestand dat geschikt is voor het CRUNCH-programma wordt weergegeven in figuur 7. De headers in volgorde van boven naar beneden zijn bestandslocatie en versie van CRUNCH; datum; aantal energieën; aantal gegevensreeksen exclusief de eerste kolom energieën; bronbestand; massa van het precursorcomplex; massa van argon; temperatuur van het experiment; datum van creatie; x-gegevens aangeduid als −1 (de botsingsenergieën in het centrum van de massa); en de volledige breedte bij half maximum (FWHM) van de ionenbundel. Deze waarden moeten voor elk TCID-experiment worden gewijzigd. De FWHM-energiespreiding van de ionenbundel en energieneutrale moet worden bepaald door de potentiaalanalyse (RPA) te vertragen door de CE door lage spanningen te scannen en de totale ionenstroom te bewaken. Onder de bedrijfsomstandigheden van de IM in de huidige studie nam het ionenstroomsignaal echter slechts met ongeveer 50% af toen de overdrachts-CE op de laagste waarde werd ingesteld. De ionenbundel energy zero en FWHM konden alleen worden gemeten bij extra vertraging door de exit IM-lens te verlagen. In dit laatste geval gaf de FWHM van de afgeleide van de RPA-curve een typische ionenenergiespreiding van 1,5 V in het labframe of 0,035 eV in het massamiddelpuntframe13.

De drukrij heeft betrekking op de druk in de botsingscel, maar wordt hier niet gebruikt. De druk van argon in de botsingscel kan worden gevarieerd en de TCID-gegevens kunnen worden gemeten bij drie drukken om te extrapoleren naar enkele botsingsomstandigheden. In dit onderzoek werd echter slechts één druk gebruikt en de druk resulteert in meerdere botsingen. Het ontwikkelen van het nieuwe platform voor een enkele botsing is een gebied van lopend onderzoek. Massa's hebben betrekking op de twee productionen waarvan de intensiteiten in de onderstaande kolommen staan. Woningen kunnen als standaard worden gelaten. De vijf kolommen zijn de centrum-van-massa botsingenergieën (aangeduid als −1); het gemiddelde van de ionenintensiteiten van de soort met een massa van 898,30 u; de standaardafwijkingen van de ionenintensiteiten van soort 898,30 u; het gemiddelde van de ionenintensiteiten van de soort met een massa van 253,53 u; en de standaardafwijkingen van de ionenintensiteiten van soort 253,53 u.

Moleculaire modellering
Het aantal conformers werd aanvankelijk verkleind door modellen te gebruiken die waren afgeleid van eerdere studies 9,10,11,12,13. CRUNCH-aanpassing vereist een zorgvuldige screening van reactanten, geactiveerde moleculen en overgangstoestanden om nauwkeurige drempelenergieën te verkrijgen. Eerder onderzoek 9,10,11,12,13 omvatte uitgebreide screening van [amb +M(II)] conformers om de structuren te verkrijgen met de parameters die worden gebruikt in de CRUNCH-modellering hier. Alleen complexen met transpeptidebindingen werden gebruikt omdat alleen zij in overeenstemming zijn met IM-MS gemeten CCSHe10. De B3LYP- en PM6-moleculaire modelleringsmethoden voorspellen beide de laagste energie [amb + M (II)]- conformer die Aa1-Cys 2-Cys 7 en carboxylaat terminuscoördinatie van Zn (II) of Ni (II) 10,11,12,13 vertoont. Bekendheid met het gedrag van de bekende modellen maakte het mogelijk om de nieuwe conformers van [amb+M(II)+NTA]- efficiënter te bepalen. Om te helpen bij de bepaling van conformers, werden lagere energieconformers gelokaliseerd volgens de PM6-methode, ze uitgefilterd en systematisch opnieuw beoordeeld totdat de meest haalbare, laagste energieconformaties overbleven.

CRUNCH-modellering
Tijdvenster voor het observeren van dissociatie. In deze studie werd het tijdvenster van 50 μs gebruikt vanaf het begin van de overdrachtscel tot het einde van de TOF-analysator, waar de meerkanaalsplaatdetector is geplaatst. Het kan beter zijn om het experimentele tijdvenster tussen activering in de overdrachtscel en de ingang van de TOF-massaanalysator te gebruiken, omdat, als het geactiveerde ion dissocieert tijdens zijn tijd in de reflectron-TOF, dit metastabiele verval zal worden gemeten bij een andere m / z. In deze studie waren de productionen die in de massaspectra werden waargenomen echter allemaal identificeerbaar als de ongewijzigde m/z-soorten die in figuur 3 worden weergegeven. Dit geeft aan dat metastabiel verval geen probleem was. Verder onderzoek zou dit kunnen onderzoeken door een bekende reactie met een hoge drempel te onderzoeken en te controleren of de juiste drempelenergie wordt verkregen met behulp van het 50 μs-tijdvenster en RRKM-modellering.

Schaalfactoren voor de trillingsfrequenties. De door NIST aanbevolen schaalfactoren voor PM6 (1.062) trillingsfrequenties werden gebruikt. Deze waren voldoende voor het voldoen aan de [A+Zn(II)+NTA]-, [A+Ni(II)+NTA]-, en [H+Zn(II)+NTA]- gegevens. Voor sommige gevallen waarin het hogere energiekanaal entropisch wordt bevoordeeld ten opzichte van het lagere energiekanaal, kan het nodig zijn om de frequenties van het tweede kanaal extra te schalen. Een benadering is om de frequenties onder 900 cm−1 te schalen (omdat deze het minst nauwkeurig zijn) om de frequenties los te maken en de TS meer entropisch begunstigd te maken.

Optimalisatie van parameters. Het gebruik van de optie Ja om een parameter op huidige waarde vast te houden, kan nuttig zijn om de gegevens met succes te passen. Voor de eerste fit wordt de E0(2) vastgehouden en wordt het model TCID op de gegevens gemonteerd door de variabelen CONST, E0(1) en N te optimaliseren. Zodra een goede pasvorm is gevonden, kunnen de parametersoptie en Elke parameter op huidige waarde vasthouden worden gebruikt om CONST, E0 (1) en N vast te houden, terwijl E0 (2) kan worden geoptimaliseerd voor de gegevens. Ten slotte, zodra E0(2) is geoptimaliseerd, moeten in de optie parameters alle vier de parameters CONST, E0(1), E0(2) en N kunnen optimaliseren voor de gegevens.

Energiebereik voor het aanpassen van het geselecteerde TCID-model aan de experimentele gegevens. Het energiebereik dat wordt gebruikt om in de experimentele gegevens te passen, moet zoveel mogelijk van de experimentele intensiteitsgegevens reproduceren met behoud van een goede pasvorm in het drempelgebied. Men kan beginnen met het inpassen van het TCID-model op een klein energiebereik op de drempels van de experimentele gegevens. Men kan kiezen voor een startenergie die de achtergrondintensiteit vertoont net voor het stijgende intensiteitsdrempelgedrag. Zodra de TCID-pasvorm is geoptimaliseerd voor het experimentele gegevensbereik, moet het bereik met 0,1 eV worden verhoogd en moet de pasvorm opnieuw worden geoptimaliseerd. Deze procedure moet worden herhaald om zoveel mogelijk in het gegevensbereik te passen en tegelijkertijd de fit van het drempelgebied te behouden.

Thermochemische analyses. De thermochemische resultaten van Delta H en S bij T-optie moeten worden vergeleken met een reeks verschillende energiebereiken die passen bij de gegevens om de standaarddeviatie van het TCID-model te schatten. Pasvormen om te vergelijken moeten kleinere bereiken omvatten die goed passen bij de initiële stijgende drempelintensiteiten met die met grotere bereiken die ook de hogere energieën omvatten.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

De auteurs hebben geen belangenconflict te onthullen.

Acknowledgments

Dit materiaal is gebaseerd op werk dat wordt ondersteund door de National Science Foundation onder 1764436, NSF REU-programma (CHE-1659852), NSF-instrumentondersteuning (MRI-0821247), Physics and Astronomy Scholarship for Success (PASS) NSF-project (1643567), Welch Foundation (T-0014) en computerbronnen van het Department of Energy (TX-W-20090427-0004-50) en L3 Communications. De auteurs bedanken Kent M. Ervin (University of Nevada - Reno) en Peter B. Armentrout (University of Utah) voor het delen van het CRUNCH-programma en voor advies over het passen van PBA. De auteurs bedanken de groep van Michael T. Bower aan de Universiteit van Californië - Santa Barbara voor het delen van het Sigma-programma.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Acetonitrile HPLC-grade Fisher Scientific (www.Fishersci.com) A998SK-4
Alternative metal binding (amb) peptides PepmicCo (www.pepmic.com) designed peptides were synthized by order
Ammonium acetate (ultrapure) VWR 97061-014
Ammonium hydroxide (trace metal grade) Fisher Scientific (www.Fishersci.com) A512-P500
Driftscope 2.1 software program Waters (www.waters.com) software analysis program
Gaussian 09 Gaussian Electronic Structure Modeling Software
GaussView Gaussian Graphical Interface to Visualize Computations
Glacial acetic acid (Optima grade) Fisher Scientific (www.Fishersci.com) A465-250
Ion-scaled Lennard-Jones (LJ) method Sigma Michael T. Bowers’ group of University of California at Santa Barbara
MassLynx 4.1 Waters (www.waters.com) software analysis program
Microcentrifuge Tubes VWR 87003-294 1.7 mL, polypropylene
Microcentrifuge Tubes VWR 87003-298 2.0 mL, polypropylene
Ni(II) nitrate hexahydrate (99% purity) Sigma-Aldrich (www.sigmaaldrich.com) A15540
Poly-DL-alanine Sigma-Aldrich (www.sigmaaldrich.com) P9003-25MG
Waters Synapt G1 HDMS Waters (www.waters.com)  quadrupole - ion mobility- time-of-flight mass spectrometer
Zn(II) nitrate hexahydrate (99%+ purity) Alfa Aesar (www.alfa.com) 12313

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Kim, Y. -M., Chen, P. Ligand binding energy in [(bipy)Rh(PCH)]+ by collision-induced dissociation threshold measurements. International Journal of Mass Spectrometry. 202 (1-3), 1-3 (2000).
  2. Plattner, D. Electrospray mass spectrometry beyond analytical chemistry: Studies of organometallic catalysis in the gas phase. International Journal of Mass Spectrometry. 207 (3), 125-144 (2001).
  3. Narancic, S., Bach, A., Chen, P. Simple fitting of energy-resolved reactive cross sections in threshold collision-induced dissociation (T-CID) experiments. Journal of Physical Chemistry A. 111 (30), 7006-7013 (2007).
  4. Ervin, K., Armentrout, P. B. Systematic and random errors in ion affinities and activation entropies from the extended kinetic method. Journal of Mass Spectrometry. 39 (9), 1004-1015 (2004).
  5. Cooks, R. G., Wong, P. S. H. Kinetic method of making thermochemical determinations: Advances and applications. Accounts of Chemical Research. 31 (7), 379-386 (1998).
  6. Ervin, K. Microcanonical analysis of the kinetic method. The meaning of the "apparent entropy". Journal of the American Society of Mass Spectrometry. 13 (5), 435-452 (2002).
  7. Amarasinghe, C., Jin, J. -P. The use of affinity tags to overcome obstacles in recombinant protein expression and purification. Protein & Peptide Letters. 22 (10), 885-892 (2015).
  8. Bornhorst, J. A., Falke, J. J. Purification of proteins using polyhistidine affinity tags. Methods in Enzymology. 326, 245-254 (2000).
  9. Yousef, E. N., Angel, L. A. Comparison of the pH-dependent formation of His and Cys heptapeptide complexes of nickel(II), copper(II), and zinc(II) as determined by ion mobility-mass spectrometry. Journal of Mass Spectrometry. 55 (3), 4489 (2020).
  10. Lin, Y. -F., et al. Weak acid-base interactions of histidine and cysteine affect the charge states, tertiary structure, and Zn(II)-binding of heptapeptides. Journal of the American Society of Mass Spectrometry. 30, 2068-2081 (2019).
  11. Wagoner, S. M., et al. The multiple conformational charge states of zinc(II) coordination by 2His-2Cys oligopeptide investigated by ion mobility - mass spectrometry, density functional theory and theoretical collision cross sections. Journal of Mass Spectrometry. 51 (12), 1120-1129 (2016).
  12. Flores, A. A., et al. Formation of Co(II), Ni(II), Zn(II) complexes of alternative metal binding heptapeptides and nitrilotriacetic acid: Discovering new potential affinity tags. International Journal of Mass Spectrometry. 463, 116554 (2021).
  13. Flores, A. A., et al. Thermochemical and conformational studies of Ni(II) and Zn(II) ternary complexes of alternative metal binding peptides with nitrilotriacetic acid. International Journal of Mass Spectrometry. 473, 116792 (2022).
  14. Sesham, R., et al. The pH dependent Cu(II) and Zn(II) binding behavior of an analog methanobactin peptide. European Journal of Mass Spectrometry. 19 (6), 463-473 (2013).
  15. Choi, D., et al. Redox activity and multiple copper(I) coordination of 2His-2Cys oligopeptide. Journal of Mass Spectrometry. 50 (2), 316-325 (2015).
  16. Vytla, Y., Angel, L. A. Applying ion mobility-mass spectrometry techniques for explicitly identifying the products of Cu(II) reactions of 2His-2Cys motif peptides. Analytical Chemistry. 88 (22), 10925-10932 (2016).
  17. Yousef, E. N., et al. Ion mobility-mass spectrometry techniques for determining the structure and mechanisms of metal ion recognition and redox activity of metal binding oligopeptides. Journal of Visualized Experiments. (151), e60102 (2019).
  18. Ilesanmi, A. B., Moore, T. C., Angel, L. A. pH dependent chelation study of Zn(II) and Ni(II) by a series of hexapeptides using electrospray ionization - Ion mobility - Mass spectrometry. International Journal of Mass Spectrometry. 455, 116369 (2020).
  19. Armentrout, P. B., Ervin, K. M., Rodgers, M. T. Statistical rate theory and kinetic energy-resolved ion chemistry: Theory and applications. Journal of Physical Chemistry A. 112 (41), 10071-10085 (2008).
  20. Dalleska, N. F., Honma, K., Sunderlin, L. S., Armentrout, P. B. Solvation of transition metal ions by water. Sequential binding energies of M+(H2O)x (x = 1-4) for M = Ti to Cu determined by collision-induced dissociation. Journal of the American Chemical Society. 116 (8), 3519-3528 (1994).
  21. Ervin, K. M., Armentrout, P. B. Translational energy dependence of Ar + XY → ArX+ + Y (XY = H2,D2,HD) from thermal to 30 eV c.m. Journal of Chemical Physics. 83, 166-189 (1985).
  22. DeTuri, V. F., Ervin, K. M. Competitive threshold collision-induced dissociation: Gas-phase acidities and bond dissociation energies for a series of alcohols. Journal of Physical Chemistry A. 103 (35), 6911-6920 (1999).
  23. Iceman, C., Armentrout, P. B. Collision-induced dissociation and theoretical studies of K+ complexes with ammonia: a test of theory for potassium ions. International Journal of Mass Spectrometry. 222 (1-3), 329-349 (2003).
  24. Rodgers, M. T., Ervin, K. M., Armentrout, P. B. Statistical modeling of collision-induced dissociation thresholds. Journal of Chemical Physics. 106, 4499-4508 (1997).
  25. Rodgers, M. T., Armentrout, P. B. Statistical modeling of competitive threshold collision-induced dissociation. Journal of Chemical Physics. 109, 1787-1800 (1998).
  26. Armentrout, P. B., Ervin, K. M. CRUNCH, Fortran program, version 5.2002. , (2016).
  27. Pringle, S. D., et al. An investigation of the mobility separation of some peptide and protein ions using a new hybrid quadrupole/travelling wave IMS/oa-ToF instrument. International Journal of Mass Spectrometry. 261 (1), 1-12 (2007).
  28. Smith, D. P., et al. Deciphering drift time measurements from travelling wave ion mobility spectrometry-mass spectrometry studies. European Journal of Mass Spectrometry. 15 (2), 113-130 (2009).
  29. Forsythe, J. G., et al. Collision cross section calibrants for negative ion mode traveling wave ion mobility-mass spectrometry. Analyst. 140 (20), 6853-6861 (2015).
  30. Allen, S. J., Giles, K., Gilbert, T., Bush, M. F. Ion mobility mass spectrometry of peptide, protein, and protein complex ions using a radio-frequency confining drift cell. Analyst. 141 (3), 884-891 (2016).
  31. Salbo, R., et al. Traveling-wave ion mobility mass spectrometry of protein complexes: accurate calibrated collision cross-sections of human insulin oligomers. Rapid Communications in Mass Spectrometry. 26 (10), 1181-1193 (2012).
  32. Stewart, J. J. P. Optimization of parameters for semiempirical methods V: Modification of NDDO approximations and application to 70 elements. Journal of Molecular Modeling. 13, 1173 (2007).
  33. Frisch, M. J., et al. Gaussian 09, Revision C.01. Wallingford CT: Gaussian, Inc. , (2012).
  34. Becke, A. D. Density-functional thermochemistry. III. The role of exact exchange. Journal of Chemical Physics. 98, 5648-5652 (1993).
  35. Wyttenbach, T., von Helden, G., Batka, J. J., Carlat, D., Bowers, M. T. Effect of the long-range potential on ion mobility measurements. Journal of the American Society of Mass Spectrometry. 8, 275-282 (1997).
  36. Shvartsburg, A. A., Jarrold, M. F. An exact hard-spheres scattering model for the mobilities of polyatomic ions. Chemical Physics Letters. 261 (1-2), 86-91 (1996).
  37. Heerdt, G., Zanotto, L., Souza, P. C. T., Araujo, G., Skaf, M. S. Collision cross section calculations using HPCCS. Methods in Molecular Biology. 2084, 297-310 (2020).
  38. Zanotto, L., Heerdt, G., Souza, P. C. T., Araujo, G., Skaf, M. S. High performance collision cross section calculation-HPCCS. Journal of Computational Chemistry. 39 (21), 1675-1681 (2018).
  39. https://cccbdb.nist.gov/pollistx.asp. , Available from: https://cccbdb.nist.gov/pollistx.asp (2022).
  40. Raja, U. K. B., Injeti, S., Culver, T., McCabe, J. W., Angel, L. A. Probing the stability of insulin oligomers using electrospray ionization ion mobility mass spectrometry. European Journal of Mass Spectrometry. 21 (6), 759-774 (2015).
  41. Merenbloom, S. I., Flick, T. G., Williams, E. R. How hot are your ions in TWAVE ion mobility spectrometry. Journal of the American Society of Mass Spectrometry. 23 (3), 553-562 (2012).

Tags

Chemie Nummer 184
Thermochemische studies van Ni (II) en Zn (II) Ternaire complexen met behulp van ionenmobiliteit-massaspectrometrie
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Corrales, A. J., Arredondo, A. V.,… More

Corrales, A. J., Arredondo, A. V., Flores, A. A., Duvak, C. L., Mitchell, C. L., Spezia, R., Angel, L. A. Thermochemical Studies of Ni(II) and Zn(II) Ternary Complexes Using Ion Mobility-Mass Spectrometry. J. Vis. Exp. (184), e63722, doi:10.3791/63722 (2022).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter