质谱仪碰撞能量的自动测定制造技术

本公开建立了新的解离参数，所述参数能用于测定使用碰撞池类型碰撞诱导解离来实现给定分析物前体离子的期望解离程度所需的碰撞能量(CE)。这种选择仅基于所述分析物前体离子的分子量MW和电荷态z。提出了能用作“解离程度”的参数的度量，并且针对实现每个度量的一系列值所需的CE建立了预测模型。每个模型都仅是前体离子的MW和z的简单平滑函数。通过结合实时质谱去卷积(m/z到质量)算法，根据本发明专利技术的方法能够通过以前体依赖性方式对碰撞能量进行自动实时选择来控制所述解离程度。

Automatic determination of collision energy of mass spectrometer

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】质谱仪碰撞能量的自动测定
本专利技术涉及质谱法，更具体地说，涉及用于通过串联质谱法对蛋白质或多肽的复杂混合物进行质谱分析的方法和设备。更具体地说，本专利技术涉及利用碰撞诱导解离使前体离子碎裂的方法和设备，并且在所述方法和设备中，自动测定对要碎裂的前体离子的选择以及要赋予所选择的前体离子的碰撞能量的大小。
技术介绍
对活细胞和组织中的蛋白质的研究(蛋白质组学)是临床和基础科学研究的活跃领域，因为细胞和组织中的代谢控制是在蛋白质水平上进行的。例如，对健康组织与患病组织之间或病原微生物菌株与非病原微生物之间的蛋白质表达水平进行比较可以加快新药物化合物或农产品的发现和开发。此外，对患病组织或从接受治疗的生物体切除的组织中的蛋白质表达模式的分析还可以充当对疾病状态或治疗策略有效性的诊断，并提供有关个别患者的合适治疗方式和治疗选择的预后信息。更进一步地，对源自微生物(例如，细菌)的样品中的蛋白质组进行鉴定可以提供一种鉴定微生物的种类和/或菌株以及关于细菌鉴定此种类或菌株的可能的抗药性的手段。由于质谱法(MS)可用于提供详细的蛋白质和肽结构信息，因此其目前被认为是用于生化混合物分析和蛋白质鉴定的有价值的分析工具。因此，常规的蛋白质分析方法通常将用于分离和定量的二维(2D)凝胶电泳与蛋白质的质谱鉴定结合在一起。并且，毛细管液相色谱法以及各种其它“前端”分离或化学分馏技术已与电喷雾电离串联质谱法联用，以便在无凝胶电泳的情况下进行大规模蛋白质鉴定。通过使用质谱法可以鉴定质谱之间的质的差异，并且与仅在某些质谱中出现的峰相对应的蛋白质充当候选生物标志物。术语“自上而下的蛋白质组学”是指在无需事先进行酶促、化学或其它消化手段的情况下将蛋白质样品完整地引入质谱仪中的分析方法。自上而下的分析可以研究完整蛋白质，从而能够直接在蛋白质水平上进行鉴定、测定主要结构和对翻译后修饰(PTM)进行定位。自上而下的蛋白质组学分析通常由以下组成：将完整蛋白质引入质谱仪的电离源中；测定蛋白质的完整质量；将蛋白质离子碎裂；并测量这样产生的各个碎片的质荷比(m/z)和丰度。这种顺序的仪器步骤通常被称为串联质谱法，或者可替代地被称为“MS/MS”分析。这种技术可以有利地用于多肽研究。所得的碎片比简单肽的碎片复杂许多倍。对这种碎片质谱的解释通常包含将观察到的碎裂图型与蛋白质序列数据库进行比较，所述蛋白质序列数据库包含从已知样品生成的编译后的实验性碎裂结果，或者可替代地与理论上预测的碎裂图型进行比较。例如，Liu等人(“在四极杆/飞行时间串联质谱仪中通过离子阱碰撞诱导解离和离子/离子反应对先验未知蛋白质进行自上而下的蛋白质鉴定/表征(Top-DownProteinIdentification/CharacterizationofaPrioriUnknownProteinsviaIonTrapCollision-InducedDissociationandIon/IonReactionsinaQuadrupole/Time-of-FlightTandemMassSpectrometer)”,《分析化学(Anal.Chem.)》2009,81,1433–1441)描述了对经过修饰和未经修饰的未知蛋白质进行的自上而下的蛋白质鉴定和表征，质量最高可达≈28kDa。自上而下的分析相对于自下而上的分析的一个优点在于，可以直接鉴定蛋白质，而不是像所谓的“自下而上”分析中的肽那样进行推测。另一个优点是可以鉴定蛋白质的替代形式，例如翻译后修饰和剪接变体。然而，自上而下的分析与自下而上的分析相比有一个缺点，因为许多蛋白质可能难以分离和纯化。因此，在质谱分析中，不完全分离的混合物中的每个蛋白质都可以产生多个离子种类，每个种类分别对应于不同的相应质子化程度和不同的相应电荷态，并且每个这样的离子种类都可以产生多个同位素变体。在自上而下的分析中测量的单个MS质谱可以容易地包含数百个甚至数千个属于不同分析物的峰——这些峰在给定的m/z范围内交织在一起，其中强度非常不同的离子信号重叠。当在MS分析之前进行如二维凝胶电泳或液相色谱等前端样品分级时，可以降低各个单独质谱的复杂性。尽管如此，这种样品部分的质谱仍可以包括多个蛋白质和/或多肽的特征。对通过液相色谱法(LC)分离的化合物所产生的离子进行质谱(MS)分析的一般技术可以被称为“LC-MS”。如果质谱分析作为串联质谱法(MS/MS)进行，则上述过程可以被称为“LC-MS/MS”。在常规的LC-MS/MS实验中，首先通过质谱法分析样品，以测定源自样品的离子的质荷比(m/z)，并鉴定(即，选择)所关注的质谱峰。然后，通过对选定的一个或多个峰进行产物离子MS/MS扫描，进一步分析样品。更具体地说，在分析的第一阶段(通常被称为“MS1”)获得包括初始调查扫描的全扫描质谱。然后，在所述全扫描质谱之后选择一种或多种前体离子种类。使选定种类的前体离子发生碎裂，例如可以采用碰撞池或采用另一种形式的碎裂池(如表面诱导解离、电子转移解离或光解离)来完成。在第二阶段，使用同一质量分析器或第二质量分析器检测所得的碎片(产物)离子，以进行进一步分析(通常被称为“MS/MS”或“MS2”)。所得的产物谱图显示出一组碎裂峰(一个碎片组)，在许多情况下，这些峰可以用作导出与前体离子种类有关的结构信息的手段。图1A示出了一种假设的实验情况，在这种情况下，归因于不同的分析物种类，不同的部分在被引入质谱仪后在色谱上得到很好的解析(及时)。曲线A10和A12代表每个相应分析物在各个时间的假设浓度，其中浓度表示为相对强度(R.I)标度的百分比，并且沿横坐标绘制时间作为保留时间。根据输入到质谱仪中的总离子电流的测量值可以容易地确定曲线A10和A12。将总离子电流的阈值强度水平A8设置为低于仅获取MS1数据的水平。当第一种分析物(检测为峰A10)洗脱时，总离子电流强度在时间t1与阈值A8相交。发生这种情况时，质谱仪的机载处理器或其它控制器可能会启动要获取的一个或多个MS/MS质谱。随后，检测另一个洗脱峰A12的前沿。当总离子电流在时间t3再次突破阈值强度A8时，将启动一个或多个另外的MS/MS扫描。通常，峰A10和A12将对应于不同分析物的洗脱，因此，在第一种分析物洗脱期间(时间t1与时间t2之间)选择不同的前体离子进行碎裂，而不是在第二种分析物的洗脱期间(时间t3与时间t4之间)进行选择。由于不同的前体离子通常将包括不同的m/z比和不同的电荷态，因此产生最佳碎裂所需的实验条件可能在两个不同的洗脱周期之间有所不同。在更复杂的分析物混合物中，可能存在洗脱峰完全重叠的组分，如图1B中的离子电流强度与保留时间关系图所示。在这个实例中，洗脱峰A11代表可归因于第一分析物产生的前体离子的离子电流，而洗脱峰A13代表可归因于第二分析物产生的不同前体离子的离子电流，其中这些不同的前体离子的质量和/或电荷态彼此不同。在图1B所示的假设情况下，产生不同离子的化合物的洗脱几乎完全重叠，在共洗脱过程中，第一前体离子的质谱强度始终大于第二前体离子的质谱强度。如图1C中假设所示，在两种分析物共洗脱期间的任何时间——本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于使用质谱仪鉴定含有多个完整蛋白质的样品中的完整蛋白质的方法，所述方法包括：/n(a)将所述样品引入所述质谱仪的电离源；/n(b)使用所述电离源从所述多个完整蛋白质中产生多个离子种类，每个蛋白质由此产生所述多个离子种类的相应子集，其中每个子集中的每个离子种类是从所述完整蛋白质中相应的一个中产生的多质子化离子种类；/n(c)使用所述质谱仪的质量分析器对所述多个离子种类进行质量分析；/n(d)通过对由所述质量分析产生的数据进行数学分析，自动识别所述多个离子种类的每个子集，并将电荷态z分配给每个经过识别的离子种类，以及将分子量MW分配给每个完整蛋白质；/n(e)选择所述离子种类中的一个离子种类；/n(f)使用以下关系式自动计算用于使选定离子种类碎裂的碰撞能量CE：/nCE(D

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170601 US 62/513,9181.一种用于使用质谱仪鉴定含有多个完整蛋白质的样品中的完整蛋白质的方法，所述方法包括：
(a)将所述样品引入所述质谱仪的电离源；
(b)使用所述电离源从所述多个完整蛋白质中产生多个离子种类，每个蛋白质由此产生所述多个离子种类的相应子集，其中每个子集中的每个离子种类是从所述完整蛋白质中相应的一个中产生的多质子化离子种类；
(c)使用所述质谱仪的质量分析器对所述多个离子种类进行质量分析；
(d)通过对由所述质量分析产生的数据进行数学分析，自动识别所述多个离子种类的每个子集，并将电荷态z分配给每个经过识别的离子种类，以及将分子量MW分配给每个完整蛋白质；
(e)选择所述离子种类中的一个离子种类；
(f)使用以下关系式自动计算用于使选定离子种类碎裂的碰撞能量CE：
CE(DP)＝c+(1/k)[ln(1/DP)-1]，
其中DP是所述选定离子种类中预期在所述碎裂之后保持未碎裂的一部分，而c和k仅是所述选定离子种类的电荷态z以及产生所述选定离子种类的所述完整蛋白质的分子量MW的函数；
(g)使用自动计算的碰撞能量分离所述选定离子种类并使所述种类碎裂，从中形成碎片离子种类；以及
(h...

【专利技术属性】
技术研发人员：P·F·叶，H·L·卡达西斯，小詹姆斯·L·斯蒂芬森，
申请(专利权)人：萨默费尼根有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US