01
TIMS和PASEF技术的发展
离子淌度谱 (Ion mobility spectrometry, IMS) 是通过额外加入一维离子淌度从而将离子根据大小和形状在气相中分离。传统漂移IMS中离子受弱电场中惰性缓冲气体阻尼效应,与惰性气体分子的碰撞会延缓运动。离子穿过漂移管的迁移时间由离子与缓冲气体的碰撞频率决定。因此离子迁移时间与结构、大小、质荷比及缓冲气体性质相关,根据迁移时间即可换算出离子碰撞截面积值 (Collision cross sections,CCS),CCS值小的离子相较于CCS值大的离子能够更早的到达检测器。自1960年代起,IMS和MS检测器实现耦合,随后各种IMS方法被研发出来并不断更新。这其中包括漂移时间淌度谱(DIMS)、行波离子淌度谱(TWIMS)和捕集离子淌度谱(TIMS)等。尽管IMS在毫秒级的分析时间尺度增加了其在蛋白组学研究中的应用潜力,但仪器和数据的复杂度高及灵敏度低限制了IMS的广泛应用。
02
TIMS和PASEF技术原理
PASEF的设计理念是利用离子累积和释放同步进行来提高MS/MS实验的效率。多肽离子通过捕集型离子淌度分析器进行分离,洗脱(~100ms)并在QTOF中检测,生成TIMS MS热图。在PASEF方法中,离子在淌度分析器中的分离和四级杆隔离同步进行,四级杆能快速切换到下一个母离子。timsTOF Pro采用了一种先进的分段四极质量过滤器,以提高离子传输和隔离效率。由于其超快的质量轴切换时间(<1毫秒),使得PASEF技术达到最好的性能。采用平行累积连续碎裂技术(PASEF)技术,可以实现120Hz以上的的扫描速度,而且可以多次选取低丰度肽段进行二级分析,以提高其谱图质量。
03
4D-蛋白质组学的诞生
2018年12月01日,德国Max Plank Institute生化研究所的 Matthias Mann团队在新一期的《Molecular Cellular Proteomics》上在线发表了研究论文《Online Parallel Accumulation–Serial Fragmentation (PASEF) with a Novel Trapped Ion Mobility Mass Spectrometer》,文章中对timsTOF Pro平台在蛋白质组学分析中的表现进行了详细评估,也让4D-蛋白质组学正式进入大众视野,超快的灵敏度、超高的采集速度和超好的稳定性,让人们印象深刻。
离子淌度首次被引入到大规模蛋白质组学分析,这使得蛋白质组学进入了4D新时代。4D-蛋白质组学是在3D分离即保留时间(retention time)、质荷比(m/z)、离子强度(intensity)这三个维度的基础之上增加了第四个维度,离子淌度(mobility)的分离(图5),进而大幅度的提高峰容量、扫描速度和检测灵敏度,带来蛋白质组学在鉴定深度、检测周期、定量准确性等性能的全面提升。
相信到这里,大家对4D-蛋白质组学技术研发背景有了一个全面的了解。小编在这里也提前做一个预告,在的面的几期,我们将进一步对全4D的采集模式(dda-PASEF®,dia-PASEFF®,prm-PASEF®)及其应用优势、4D-数据处理等方面进行详细的讲解。
参考文献
Florian Meier, et al., Online Parallel Accumulation–Serial Fragmentation (PASEF) with a Novel Trapped Ion Mobility Mass Spectrometer. Molecular & Cellular Proteomics, 2018
[来源:布鲁克·道尔顿(Bruker Daltonics)]
初代timsTOF Pro单个细胞蛋白质定量突破3000大关
2024.03.26
2023.09.15
2023.03.13
2023.01.10
2022.12.01
布鲁克 MALDI HiPLEX-IHC 真正的空间多组学表征解决方案
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