Введение к работе
Актуальность:
Перспектива расширения аналитических возможностей метода масс-спектрометрии, как инструмента для изучения особенностей газофазной конформационной структуры биологических ионов.
Информация об устойчивых конформационных состояниях биомолекул в газовой фазе имеет как фундаментальную, так и практическую ценность. Сюда можно включить:
изучение влияния водной среды на процесс организации и функционирования биологических макромолекул,
уточнение природы внутримолекулярных взаимодействий, ведущих к формированию нековалентных структур в биологических системах.
Потребность в определении мест селективного протонирования в газофазных ионах белков и полипептидов для более глубокого понимания механизмов перехода таких ионов в вакуум в современных источниках ионизации: MALDI и ESI.
Целью настоящей работы является:
Исследование возможности использования сегментированного радиочастотного квадруполя, расположенного в атмосферном интерфейсе времяпролетного масс-спектрометра с ортогональным вводом ионов, в качестве ион-молекулярного реактора для изучения кинетики реакций H/D-обмена в биоорганических ионах.
Для достижения поставленной цели были сформулированы задачи:
Разработка методики численной обработки временной последовательности экспериментально полученных масс-спектров дейтерированных продуктов для вычисления кинетических параметров реакций изотопного обмена.
Реализация экспериментального метода исследования, включая:
Определение величин подвижности ионов аминокислот и полипептидов в продольном электрическом поле сегментированного радиочастотного квадруполя.
Исследование кинетики H/D-обмена ряда биомолекулярных ионов с дейтерированным аммиаком внутри сегментированного радиочастотного квадруполя при задании времени контакта этих ионов с газом-реагентом напряженностью продольного электрического поля и последующим детектированием ионов-продуктов времяпролетным масс-спектрометром с ортогональным вводом ионов.
Основные защищаемые положения:
Методика численной обработки масс-спектров молекулярных ионов аминокислот и полипептидов, получаемых в ходе протекания процесса H/D-обмена в этих ионах.
Механизм стабилизации ион-молекулярных комплексов ионов аминокислот с молекулами дейтероаммиака через диссипацию избыточной энергии на внутренних степенях свободы этих комплексов.
Эффективные константы скорости реакции H/D-обмена в ионах аминокислот, усредненные по всем наблюдаемым процессам H/D-замещений и находящиеся в диапазоне ~10~ -10" см с" , при использовании дейтерированного аммиака в качестве дейтерирующего агента.
Разрешение групп активных атомов водорода, участвующих в реакциях H/D-обмена с разными скоростями, в ионах грамицидина S и лейцин-энкефалина.
Научная новизна:
Предложена оригинальная методика расчета кинетических параметров
H/D-обмена, которая использует связь наблюдаемых интенсивностей масс-
спектральных линий с концентрацией активных центров исходного иона-
реагента. Разработанный подход применим для сложных биоорганических
молекул, для которых изотопное распределение является неразрешенным.
Продемонстрированы возможности сегментированного радиочастотного
квадруполя в качестве молекулярно-ионного реактора для исследования H/D-
обмена в биомолекулярных ионах.
Научная и практическая ценность:
Разработанный метод определения кинетических параметров процесса H/D-обмена в сложных биоорганических ионах является универсальным. Он применим для широкого круга ионов биомолекул и газов-реагентов.
Сегментированный радиочастотный квадруполь, предлагаемый в качестве молекулярно-ионного реактора для изучения H/D-обмена, может применяться как атмосферный интерфейс во времяпролетных масс-спектрометрах с целью расширения их аналитических возможностей.
Личный вклад автора.
Автором разработана численная методика для исследования кинетики реакций изотопного обмена при масс-спектрометрическом детектировании продуктов реакции. Автор непосредственно участвовал в обосновании, постановке и проведении всех экспериментов, их интерпретации и обобщении полученных результатов.
Апробация работы:
Результаты работы докладывались и обсуждались на конференциях: Международная конференция "Desorption-2004", Санкт-Петербург, Россия, 2004; 2-я Международная семинар-школа «Масс-спектрометрия в химической физике, биофизике и экологии», Звенигород , 2004, (докладываемой работе присуждено призовое место на конкурсе молодых ученых); Международная конференция американского масс-спектрометрического общества, Conference on Mass Spectrometry and Allied Topics, San Antonio, USA, 2005; I Всероссийская конференция с международным участием «Масс-спектрометрия и ее прикладные проблемы», Москва, 2005; Конференция «Научные школы Черноголовки -
молодежи», Черноголовка, 2006; 3-я Международная конференция-школа «Масс-спектрометрия в химической физике, биофизике и экологии», Звенигород, 2007, (докладываемой работе присуждено призовое место на конкурсе молодых ученых).
Объем и структура диссертации:
Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов и списка цитируемой литературы. Объем диссертации составляет 110 страниц, включая 42 рисунка и 7 таблиц. Список литературы содержит 101 наименование.
