Thermochemische Untersuchungen von ni(II) und Zn(II) ternären Komplexen mittels Ionenmobilitäts-Massenspektrometrie

Zusammenfassung

Dieser Artikel beschreibt ein experimentelles Protokoll unter Verwendung von Elektrospray-Ionen-Mobilitäts-Massenspektrometrie, semi-empirischen Quantenberechnungen und energieaufgelöster Schwellenkollisions-induzierter Dissoziation, um die relative Thermochemie der Dissoziation verwandter ternärer Metallkomplexe zu messen.

Zusammenfassung

Dieser Artikel beschreibt ein experimentelles Protokoll unter Verwendung der Elektrospray-Ionen-Mobilität-Massenspektrometrie (ES-IM-MS) und der energieaufgelösten Schwellenkollisions-induzierten Dissoziation (TCID) zur Messung der Thermochemie der Dissoziation von negativ geladenen [amb+M(II)+NTA^]- ternären Komplexen in zwei Produktkanäle: [amb+M(II)] + NTA oder [NTA+M(II)]^-  + amb, wobei M = Zn oder Ni und NTA Nitrilotriessigsäure ist. Die Komplexe enthalten eines der alternativen metallbindenden (amb) Heptapeptide mit den Primärstrukturen Acetyl-His 1-Cys 2-Gly 3-Pro 4-Tyr 5-His 6-Cys 7 oder Acetyl-Asp 1-Cys 2-Gly_3-Pro 4-Tyr _5-His 6-Cys 7, wobei die Aminosäuren Aa _1,2,6,7 Positionen sind die potenziellen Metallbindungsstellen. Geometrieoptimierte stationäre Zustände der ternären Komplexe und ihrer Produkte wurden aus quantenchemischen Berechnungen (derzeit der semi-empirische PM6-Hamiltonian) ausgewählt, indem ihre elektronischen Energien und ihre Kollisionsquerschnitte (CCS) mit denen von ES-IM-MS verglichen wurden. Aus den PM6-Frequenzberechnungen modellieren die molekularen Parameter des ternären Komplexes und seiner Produkte die energieabhängigen Intensitäten der beiden Produktkanäle mit einer kompetitiven TCID-Methode, um die Schwellenenergien der Reaktionen zu bestimmen, die sich auf die 0-K-Dissoziationsenthalpien (ΔH0) beziehen. Statistische mechanische thermische und Entropiekorrekturen unter Verwendung der PM6-Rotations- und Schwingungsfrequenzen liefern die 298 K-Dissoziationsenthalpien (ΔH₂₉₈). Diese Methoden beschreiben eine EI-IM-MS-Routine, die Thermochemie und Gleichgewichtskonstanten für eine Reihe ternärer Metallionenkomplexe bestimmen kann.

Einleitung

Diese Studie beschreibt eine neue Technik unter Verwendung eines kommerziell erhältlichen Ionenmobilitätsmassenspektrometers, das die Bestimmung der relativen Thermochemie für die Dissoziation eines alternären Metallbindungskomplexes (amb+M(II)+NTA] ermöglicht, wobei M = Zn oder Ni und NTA = Nitrilotriessigsäure ist (Abbildung 1). Diese Reaktionen modellieren die Dissoziation des amb-markierten rekombinanten Proteins, das an das NTA-immobilisierte Metall während der immobilisierten Metallaffinitätschromatographie (IMAC) gebunden ^ist1,2. Als Beispiel wird diese Methode anhand der a....

Protokoll

HINWEIS: Abbildung 1 zeigt eine Übersicht über das Protokoll.

1. Herstellung von Reagenzien

1. Kaufen Sie gefriergetrocknete AMB-Peptide (>98% Reinheit) und lagern Sie sie in einem Gefrierschrank von -80 °C.
2. Kaufen Sie >99% Reinheit Zink(II)-nitrathexahydrat und Nickel(II)-nitrathexahydrat.
   ACHTUNG: Nickel(II)-nitrathexahydrat stellt eine Gefahr für Umwelt und Gesundheit dar.
3. Kaufen Sie die Nitrilotriessigsäure, Poly-DL-Alanin-Polymere, Reinst-/Spurenmetall-Ammoniumacetat, Ammoniumhydroxid, Eisessig und HPLC-Acetonitril.

2. V....

Ergebnisse

Die kompetitive kollisionsinduzierte Dissoziation der [amb+M(II)+NTA]- ternären Komplexe von A und H in [amb+M(II)]- + NTA oder [NTA+M(II)]^- + amb ist in Abbildung 3 dargestellt. Die amb wird entweder als A oder H und M = Zn oder Ni angezeigt. Der [A+Zn(II)+NTA]- ternäre Komplex (Abbildung 3A) weist scheinbare Schwellenwerte von etwa 0,7 eV Kollisionsenergie (C.......

Diskussion

Kritische Schritte
ES-IM-MS Schwellenkollisions-induzierte Dissoziation (TCID) Analysen. Das TCID verwendete die Transfer-T-Wellenzelle in Gegenwart von Argon als Kollisionszelle. Vor der Dissoziation werden die Vorläuferionen durch niederenergetische Kollisionen mit Stickstoffgas thermalisiert, wenn sie die Zelle der Ionenmobilität (IM) passieren. Dies führt zu einer reproduzierbareren energieaufgelösten TCID als durch die Verwendung der Falle als Kollisionszelle

Materialien

Name	Company	Catalog Number	Comments
Acetonitrile HPLC-grade	Fisher Scientific (www.Fishersci.com)	A998SK-4
Alternative metal binding (amb) peptides	PepmicCo (www.pepmic.com)		designed peptides were synthized by order
Ammonium acetate (ultrapure)	VWR	97061-014
Ammonium hydroxide (trace metal grade)	Fisher Scientific (www.Fishersci.com)	A512-P500
Driftscope 2.1 software program	Waters (www.waters.com)		software analysis program
Gaussian 09	Gaussian		Electronic Structure Modeling Software
GaussView	Gaussian		Graphical Interface to Visualize Computations
Glacial acetic acid (Optima grade)	Fisher Scientific (www.Fishersci.com)	A465-250
Ion-scaled Lennard-Jones (LJ) method	Sigma		Michael T. Bowers’ group of University of California at Santa Barbara
MassLynx 4.1	Waters (www.waters.com)		software analysis program
Microcentrifuge Tubes	VWR	87003-294	1.7 mL, polypropylene
Microcentrifuge Tubes	VWR	87003-298	2.0 mL, polypropylene
Ni(II) nitrate hexahydrate (99% purity)	Sigma-Aldrich (www.sigmaaldrich.com)	A15540
Poly-DL-alanine	Sigma-Aldrich (www.sigmaaldrich.com)	P9003-25MG
Waters Synapt G1 HDMS	Waters (www.waters.com)		quadrupole - ion mobility- time-of-flight mass spectrometer
Zn(II) nitrate hexahydrate (99%+ purity)	Alfa Aesar (www.alfa.com)	12313