基质辅助激光解吸/电离质谱中增强碳水化合物离子信号的高效样品制备方法
Summary
本文演示了在样品制备过程中, 通过改造晶体结构来增强 MALDI 质谱中的碳水化合物离子信号的协议。
Abstract
样品制备是质谱 (MS) 分析碳水化合物的关键过程。虽然基质辅助激光解吸/电离 (MALDI) MS 是碳水化合物分析中的选择方法, 但碳水化合物样品的不良离子信号和数据重现性仍然是严重的问题。对于碳水化合物的定量分析, 必须有一个有效的分析协议, 提供卓越的数据质量。该视频演示了用于提高信号强度和减少 MALDI 中碳水化合物数据变化的样本准备协议。在样品滴的干燥和结晶后, 在质谱分析前, 甲醇对晶体形态进行了改造。用 MALDI 成像质谱 (IMS) 检测碳水化合物信号的增强。实验结果表明, 晶体的改造调整了晶体结构, 重新分配了碳水化合物的分析。与常规 MALDI 中的干液滴制备方法相比, 甲醇转化碳水化合物晶体形貌明显改善了信号强度、离子图像分布和数据稳定性。由于此处演示的协议不涉及样本组成的变化, 它们通常适用于各种碳水化合物和矩阵。
Introduction
碳水化合物分析是一个重要而具有挑战性的课题。碳水化合物和他们的衍生物在活有机体扮演重要角色1,2,3。这些分子结构复杂, 易于分解。由于分离和检测方面的困难, 其中许多不能清楚地描绘出来。虽然基质辅助激光解吸/电离 (MALDI) 质谱 (MS) 已被应用于分析范围广泛的生物分子, 由于其灵敏度和可理解的结果4, 分析碳水化合物使用 MALDI-MS 继续由于这种分子的电离效率低5, 这是一个主要的挑战。化学衍生是提高碳水化合物6、7的电离效率的常用方法, 但这种过程是时间和样本消耗。此外, 衍生物碳水化合物的电离效率仍然低于蛋白质。因此, 在不需要复杂程序的情况下, 改进 MALDI 中碳水化合物信号的方法是必要的。
MALDI-MS 在定量分析中的应用是另一个具有挑战性的课题。MALDI 的一个主要问题是它的灵敏度和数据重现性主要依赖于样品制备协议和实验参数。在许多情况下, 由于异质样品形貌和分析物分布, MALDI 的定量分析是不可靠的。一个众所周知的例子是用 25-苯甲酸酸 (DHB) MALDI 基质制备的样品。当 DHB 在周围环境下慢慢结晶时, 分析物被纳入基体晶体的程度是不可预知的, 因为结果样品显示不规则的形貌。这种样品通常由大针状和细晶体组成。当 DHB 使用挥发性溶剂和/或加热样品板制备时, 快速干燥过程会产生更均匀的细晶, 并取得更好的定量结果8、9、10。这种技术被称为 MALDI 样品的 “再结晶”。这种改进归因于在快速结晶过程中更好地将分析物纳入精细基体晶体中。我们还表明, 调整样品制备环境减少了碳水化合物信号的异质性和改进的定量结果11,12。这些研究结果表明, 样本形态学是确定碳水化合物信号质量的关键因素。为了制定日常分析的一般策略, 需要有一个有效的样本改革方法来提高碳水化合物的灵敏度。
我们有系统地研究了 MALDI-MS 样品形态学和碳水化合物敏感性的相关性, 在最近的报告13。利用几个重要的碳水化合物和矩阵得到的结果表明, 重结晶干 MALDI 样品能较好地实现最佳信号增强。用甲醇 (甲醇) 快速再结晶法对用常规干液滴 (DD) 方法制备的试样形貌进行了改造。详细的样品准备协议在这里展示。该协议包括样品板预处理、样品沉积和再结晶、质谱分析等三主要步骤。所使用的碳水化合物包括唾液酸化酶 (SLea) 和 maltoheptaose (MH)。DHB 用作模型矩阵。结果表明, 再结晶后碳水化合物信号强度和空间分布明显改善。这种方法可应用于其他常用基质的样品, 包括24、6-trihydroxyacetophenone (行动计划推行) 和αcyano-4-hydroxycinnamic 酸。这种方法是一种一般的方法, 可以很容易地集成在实验室例行的碳水化合物分析。
Protocol
Representative Results
Discussion
样本异质性是 MALDI 中最常用的样品制备方法, 但合成的晶体是高度异构的。此类样本显示了低投篮和采样采样信号重现性。因此, 在数据采集过程中寻找样本区域中的 “甜点” 是 MALDI 实验中的一个常见过程。这种非均匀样本在常规分析中不适合量化。
在目前的研究中, MALDI 样品形态学通过再结晶优化。再结晶对碳水化合物信号强度和数据稳定性的改善归因于碳水化合物与基质?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
作者没有确认。
Materials
| Reagent | |||
| Detergent powder | Alconox | 242985 | |
| Methanol | Merck | 106009 | |
| Acetonitrile | Merck | 100003 | |
| 2,5-dihydroxybenzoic acid (DHB) | Alfa Aesar | A11459 | |
| sialyl-lewis A (SLeA) | Sigma-Aldrich | S1782 | |
| Maltoheptaose | Sigma-Aldrich | M7753 | |
| Pipette tips | Mettler Toledo | 17005091 | |
| Microcentrifuge tube | Axygen | MCT-150-C | |
| Equipment | |||
| Milli-Q water purification system | Millipore | ZMQS6VFT1 | |
| Powder-free nitrile gloves | Microflex | SU-690 | |
| 600 mL beaker | Duran | 2110648 | |
| Ultrasonic cleaner | Delta | DC300H | |
| Hygrometer | Wisewind | 5330 | |
| Nitrogen gas flowmeter | Dwyer | RMA-6-SSV | |
| K-type thermocouples | Digitron | 311-1670 | |
| Vortex mixer | Scientific Industries | SI-0236 | |
| Mini centrifuge | Select BioProducts | Force Mini | |
| Pipette | Rainin | pipet-lite XLS | |
| Stereomicroscope | Olympus | SZX16 | |
| Temperature controllable drying chamber | This lab | ||
| Ultraflex II TOF/TOF mass spectrometer | Bruker Daltonics | ||
| MTP 384 target plate polished steel BC | Bruker Daltonics | 8280781 | |
| Flexcontrol Version 3.4 | Bruker Daltonics | Control software | |
| Fleximaging Version 2.1 | Bruker Daltonics | Imaging software | |
| Flexanalysis Version 3.4 | Bruker Daltonics | Analysis software |
References
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