MALDI-TOF 質量分析法
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Visão Geral
マトリックス支援レーザー脱離イオン化 (MALDI) は、生体分子の解析に最適な質量分析イオン源です。気体状の化合物をイオン化、代わりにサンプルはレーザーによって打たれるマトリックスに埋め込まれます。マトリックスは、エネルギーの大半を吸収します。このエネルギーの一部は、サンプルでは、結果としてイオン化するに転送されます。試料イオンは、飛行時間 (TOF) アナライザーを使用して識別できます。
このビデオは、行列と飛行時間型の質量電荷比を明らかにする使用方法を含む、MALDI-TOF の原則をカバーしています。この手順は、MALDI プレート、プレート、サンプルの読み込みと TOF 質量分析計の操作の準備を示しています。最後のセクションでは、アプリケーションおよびバリエーションが表示されます、全細胞分析を含む複雑な生体試料および電子スプレー イオン化の評価。
マトリックス支援レーザー脱離イオン化または MALDI は、生体分子の解析に最適な質量分析計のイオン源であります。ほとんどのイオン源は、大規模な壊れやすい生体分子から構造情報を削除します。MALDI は、構造の整合性、およびしたがってについては、サイズと料金に基づいて化合物を分離する質量分析計に分子を加速中に保持されます。MALDI と最もよく結合は、フライト、または TOF 質量分析計の時間です。このビデオは、生化学の MALDI イオン化、一般的な手順とその利用方法のいくつかの概念が表示されます。
関数に質量の気体の状態に分子をイオン化する必要があります。MALDI は、サンプル マトリックス、通常、有機化合物含有芳香族および共役二重結合で埋め込まれます。
レーザー パルスは、マトリックスを吸収するこの混合物を打つとき、エネルギーの大半急速に加熱、脱着、またはが、表面から放出されます。通電の行列は、放出とそれらを電離し、生体分子にそのエネルギーの一部を転送します。
MALDI 通常フライト、または TOF 質量分析計の時間とペアになっています。電界は、イオン、ドリフト管と呼ばれる無料のフィールドの領域にそれらを移動する運動エネルギーを適用します。イオンの速度管を通って移動するに関連する、質量電荷比重い粒子は通過計測器は遅いので。管の端に検出器は、各イオンの飛行時間を計測します。この知識と同様にチューブの長さと磁場強度、各イオンの質量電荷比を解明することができます。
大量に電荷比、信号強度のこのプロット質量スペクトルとして知られ、収集したスペクトルの図書館と比較できます。分子ことができる一致が見つからない場合タンデム質量分析法などのさらなる技術によって識別することができます。詳細については、トピックをこのコレクションのビデオを参照してください。
MALDI-TOF の基本が議論されている今、研究室では、プロセスを見てみましょう。
実験を開始する前にサンプルの脱着ができるマトリックスの選択を検討することが重要です。それする必要がありますレーザー エネルギーを吸収する、真空中で安定である、ない標的分子と反応、脱着することができます。、サンプルの種類に応じて異なる行列が優先されます。大きい蛋白質 CHCA と DHB の組み合わせは個々 の行列よりも解像度と呼ばれるピークのよりよい分離を示しています。
いくつかのサンプルを準備する方法があります。「二重層」、または「サンドイッチ」方式と呼ばれるものを紹介します。まず、質量は汚染に非常に敏感、超高純度試薬、MALDI プレートをきれい。不活性ガスの流れとプレートを乾燥させます。
次に、飽和マトリックス ソリューションで作られています、通常有機溶剤。ソリューションは MALDI プレートに縞になる、乾燥します。トリフルオロ酢酸または、TFA を含む行列の 2 番目の飽和溶液を調製します。TFA の気体段階にイオンに役立ちます。
次に、サンプル ソリューションは、乾燥した行列スポットの上に追加されます。マトリックス「サンドイッチ」を完成、サンプル上に TFA を含むマトリックス ソリューションを追加します。スポットの均質性は、低倍率の顕微鏡下で確認できます。
知られている大衆の広い範囲との混合物であり m/z に飛行時間を関連付けるために使用は、校正標準をプレートします。最後に、陰性対照として単独での行列をプレートします。
スポットを分析するには、楽器にターゲット プレートを配置します。破片、タイトな真空の形成を可能にするがないことを確認します。ソフトウェアで標準を選択、負の制御、および関心のサンプル。ラベルの正しい識別とスポット。
解析のパフォーマンスを改善するためにイオン源とレンズ電圧を操作できます。楽器やサンプルの仕様により異なります。標準のスポットに焦点を当てるし、ソフトウェアで計測器を校正します。
次に、各サンプル スポットからスペクトルを収集します。スポットで収集されたデータの品質を最大限にいくつかの異なる場所をみてください。終わったら、MALDI プレートを収集し、洗浄後再利用することができます。
プロシージャを確認しましたところ、今は MALDI の活用方法と異なるイオン化技術のいくつかを見てみましょう。
生体分子に加え MALDI は生きた細胞を分析する使用できます。マクロファージは免疫細胞の微小環境に基づいて、いくつかの異なる形式のいずれかになります。様々 なシグナリング分子、またはサイトカイン細胞を公開した後に、板に直接追加および分析できます。MALDI のスペクトルは、一意な「指紋」を使用されるサイトカインによってとして使用できます。
哺乳類の皮脂分泌物のような複雑な生体試料 MALDI 解析の前に浄化のステップが必要です。薄層クロマトグラフィーは、部品の極性に依存しているようなの 1 つの手法です。化合物が TLC パテで採取、精製、MALDI のマトリックスに転送。結果として得られるスペクトルは、アイデンティティと哺乳類の皮脂分泌物から分離された生体分子の純度を確認します。
生体分子の別の一般的なイオン源は、エレクトロ スプレー イオン化または ESI です。このメソッドのサンプル、高電圧が適用される、楽器に注入帯電液滴の粒子を作成します。しぶきの溶剤が蒸発するまで、彼らは完全にガス料金はサンプルの分子に移行しました。ESI は、スポッティングの手順を必要としないし、サンプルは、楽器に直接注入することができます。その一方で、ESI は、MALDI はより堅牢な意味よりバッファー コンポーネントやその他の汚染物質の存在に敏感です。
MALDI 質量分析法でゼウスのビデオを見てきただけ。このビデオは、計測器の背後にある理論を説明、一般的な手順行き、技術の用途のいくつかをカバーします。見てくれてありがとう!
Procedimento
Declarações
Transcrição
Matrix-assisted laser desorption ionization, or MALDI, is a mass spectrometry ion source ideal for the analysis of biomolecules. Most ion sources remove structural information from large, fragile biomolecules. MALDI maintains structural integrity, and therefore information, while accelerating the molecules into the mass analyzer, which separates the compounds based on size and charge. The most commonly coupled with MALDI is the time of flight, or TOF, mass analyzer. This video will show the concepts of MALDI ionization, a general procedure, and some of its uses in biochemistry.
For mass spectrometry to function, molecules must be ionized into the gaseous state. In MALDI, the sample is embedded in a matrix, typically an organic compound containing aromatic and conjugated double bonds.
When a laser pulse strikes this mixture the matrix absorbs the majority of the energy, rapidly heats, and is desorbed, or released, from the surface. The energized matrix transfers some of its energy to the biomolecules, desorbing and then ionizing them.
MALDI is typically paired with a time of flight, or TOF, mass analyzer. An electric field applies kinetic energy to the ions, moving them into a field-free region called a drift tube. The velocity of the ions as they move through the tube is related to their mass-to-charge ratio, so heavier particles travel slower through instrument. A detector at the end of the tube measures each ion’s flight time. With this knowledge, as well as the tube length and applied field strength, the mass-to-charge ratio of each ion can be elucidated.
This plot of signal intensity to mass-to-charge-ratio, known as a mass spectrum, can be compared to a library of collected spectra. If no matches are found, it can molecules can be identified by further techniques, such as tandem mass spectrometry. For more information, see this collection’s video on the topic.
Now that the basics of MALDI-TOF have been discussed, let’s look at the process in the laboratory.
Before beginning an experiment, it’s important to consider the choice of matrix from which samples will be desorbed. It must absorb the laser energy, be stable in a vacuum, not react with the target molecules, and be able to desorb. Depending on the sample, different matrices are preferred. For a large protein, a combination of CHCA and DHB has shown better separation of the peaks, called resolution, than the individual matrices.
There are a number of ways to prepare samples. We’ll show what is known as the “double-layer”, or “sandwich,” method. To begin, clean the MALDI plate with ultra-pure reagents, as mass spectrometry is very sensitive to contamination. Dry the plate with a stream of inert gas.
Next, a saturated matrix solution is made, typically with an organic solvent . The solution is streaked onto the MALDI plate and dried. A second saturated solution of matrix containing trifluoroacetic acid, or TFA, is prepared. TFA helps ions into the gaseous phase.
Next, the sample solution is added on top of the dried matrix spot. Add the matrix solution containing TFA on top of the sample, thereby completing the matrix “sandwich”. Homogeneity of the spot can be verified under a low-powered microscope.
Plate a calibration standard, which is a mixture with a wide range of known masses and is used to correlate the time-of-flight to m/z. Finally, plate the matrix alone as a negative control.
To analyze the spots, place the target plate into the instrument. Ensure there’s no debris present, allowing for the formation of a tight vacuum. In the software, select the standard, negative control, and samples of interest. Label the spots with the correct identification.
The ion source and lens voltages can be manipulated to improve performance of the analysis. This will depend on the specifics of the instrument and sample. Focus on the standard spot and calibrate the instrument with the software.
Next, collect spectra from each of the sample spots. Try a few different locations on the spot to maximize the quality of the collected data. Once finished, the MALDI plate can be collected and reused after cleaning.
Now that we’ve reviewed a procedure, let’s look at some of the ways MALDI is utilized, and a different ionization technique.
In addition to biomolecules, MALDI can be used to analyze living cells. Macrophages are immune cells that take on one of several different forms, based on their microenvironment. After exposing the cells to various signaling molecules, or cytokines, they can be added directly to the plate, and analyzed. The MALDI spectra can be used as unique “fingerprints”, depending on the cytokine used.
Complex biological samples like mammalian sebaceous secretions require a step of purification before MALDI analysis. Thin layer chromatography is one such technique that relies on the components’ polarity. The compounds are collected from the TLC pate, purified, and transferred to a MALDI matrix. The resulting spectra verify the identity and purity of the separated biomolecules from the mammalian sebaceous secretions.
Another common ion source for biomolecules is electrospray ionization, or ESI. In this method, the sample is injected into the instrument, where a high voltage is applied, creating an aerosol of charged droplets. As the solvent in the droplet evaporates, the charge is moved to the sample molecules, till they are completely gaseous. ESI doesn’t require the spotting procedure, and the sample can be injected directly into the instrument. On the other hand, ESI is more sensitive to the presence of buffer components and other contaminants, meaning MALDI is more robust.
You’ve just watched JoVE’s video on MALDI mass spectrometry. This video described the theory behind the instrument, went over a general procedure, and covered some of the uses of the technique. Thanks for watching!
