Name: analyzing protein dynamics using hydrogen exchange mass spectrometry
Uploaded: 2013-11-29T15:30:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Analyzing Protein Dynamics Using Hydrogen Exchange Mass Spectrometry at JoVE.com

אנו מודים מ &#39;Boysen להערות על כתב היד. פרויקט זה מומן על ידי דויטשה Forschungsgemeinschaft (SFB638 ותואר שני 1278/4-1 לMPM, ואשכול של אקסלנס: CellNetworks EXC 81/1). MPM הוא חוקר של האשכול של אקסלנס: CellNetworks.

1. דוגמאות הכנת חוצצים וחלבון <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הכן H 2 O חיץ. חיץ סטנדרטי השימוש Hsp90 (40 HEPES מ&quot;מ / KOH, pH 7.5, 50 מ&quot;מ KCl, 5 מ&quot;מ MgCl 2, גליצרול 10%) כH 2 O חיץ. הערה: אם המדגם היה dialyzed לפני הניתוח, השתמש במאגר הדיאליזה כH <s...

<ol>
	<li>Saibil, H. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Conformational+changes+studied+by+cryo-electron+microscopy.">Conformational changes studied by cryo-electron microscopy.</a> Nat. Struct. Biol. 7 (9), 711-714 (2000).</li><li>Mittermaier, A., Kay, L. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=New+tools+provide+new+insights+in+NMR+studies+of+protein+dynamics.">New tools provide new insights in NMR studies of protein dynamics.</a> Science. 312 (5771), 224-228 (2006).</li><li>Hoofnagle, A. N., Resing, K. A., Ahn, N. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Protein+analysis+by+hydrogen+exchange+mass+spectrometry.">Protein analysis by hydrogen exchange mass spectrometry.</a> Annu. Rev. Biophys. Biomol. Struct. 32, 1-25 (2003).</li><li>Wales, T. E., Engen, J. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hydrogen+exchange+mass+spectrometry+for+the+analysis+of+protein+dynamics.">Hydrogen exchange mass spectrometry for the analysis of protein dynamics.</a> Mass. Spectrom. Rev. 25 (1), 158-170 (2006).</li><li>Konermann, L., Pan, J., Liu, Y. -. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hydrogen+exchange+mass+spectrometry+for+studying+protein+structure+and+dynamics.">Hydrogen exchange mass spectrometry for studying protein structure and dynamics.</a> Chem Soc. Rev. 40 (3), 1224-1210 (2011).</li><li>Bai, Y., Milne, J. S., Mayne, L., Englander, S. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Primary+structure+effects+on+peptide+group+hydrogen+exchange.">Primary structure effects on peptide group hydrogen exchange.</a> Proteins. 17 (1), 75-86 (1993).</li><li>Rist, W., J&#248;rgensen, T. J. D., Roepstorff, P., Bukau, B., Mayer, M. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mapping+temperature-induced+conformational+changes+in+the+Escherichia+coli+heat+shock+transcription+factor+sigma+32+by+amide+hydrogen+exchange.">Mapping temperature-induced conformational changes in the Escherichia coli heat shock transcription factor sigma 32 by amide hydrogen exchange.</a> The Journal of biological chemistry. 278 (51), 51415-51421 (1074).</li><li>Englander, J. J., Rogero, J. R., Englander, S. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Protein+hydrogen+exchange+studied+by+the+fragment+separation+method.">Protein hydrogen exchange studied by the fragment separation method.</a> Anal Biochem. 147 (1), 234-244 (1985).</li><li>Zhang, Z., Smith, D. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Determination+of+amide+hydrogen+exchange+by+mass+spectrometry:+a+new+tool+for+protein+structure+elucidation.">Determination of amide hydrogen exchange by mass spectrometry: a new tool for protein structure elucidation.</a> Protein Sci. 2 (4), 522-531 (1993).</li><li>Cravello, L., Lascoux, D., Forest, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Use+of+different+proteases+working+in+acidic+conditions+to+improve+sequence+coverage+and+resolution+in+hydrogen/deuterium+exchange+of+large+proteins.">Use of different proteases working in acidic conditions to improve sequence coverage and resolution in hydrogen/deuterium exchange of large proteins.</a> Rapid Commun. Mass Spectrom. : RCM. 17 (21), 2387-2393 (2003).</li><li>Rand, K. D., Zehl, M., Jensen, O. N., J&#248;rgensen, T. J. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Protein+hydrogen+exchange+measured+at+single-residue+resolution+by+electron+transfer+dissociation+mass+spectrometry.">Protein hydrogen exchange measured at single-residue resolution by electron transfer dissociation mass spectrometry.</a> Anal chem. 81 (14), 5577-5584 (2009).</li><li>Pan, J., Han, J., Borchers, C. H., Konermann, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electron+capture+dissociation+of+electrosprayed+protein+ions+for+spatially+resolved+hydrogen+exchange+measurements.">Electron capture dissociation of electrosprayed protein ions for spatially resolved hydrogen exchange measurements.</a> J. Am. Chem. Soc. 130 (35), 11574-11575 (2008).</li><li>Yamada, N., Suzuki, E. -. I., Hirayama, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Identification+of+the+interface+of+a+large+protein-protein+complex+using+H/D+exchange+and+Fourier+transform+ion+cyclotron+resonance+mass+spectrometry.">Identification of the interface of a large protein-protein complex using H/D exchange and Fourier transform ion cyclotron resonance mass spectrometry.</a> Rapid Commun. Mass Spectrom. 16 (4), 293-299 (2002).</li><li>Lee, T., Hoofnagle, A. N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Docking+motif+interactions+in+MAP+kinases+revealed+by+hydrogen+exchange+mass+spectrometry.">Docking motif interactions in MAP kinases revealed by hydrogen exchange mass spectrometry.</a> Mol. Cell. 14 (1), 43-55 (2004).</li><li>Hasan, A., Smith, D. L., Smith, J. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Alpha-crystallin+regions+affected+by+adenosine+5'-triphosphate+identified+by+hydrogen-deuterium+exchange.">Alpha-crystallin regions affected by adenosine 5'-triphosphate identified by hydrogen-deuterium exchange.</a> Biochem. 41 (52), 15876-15882 (2002).</li><li>Lanman, J., Lam, T. T., Emmett, M. R., Marshall, A. G., Sakalian, M., Prevelige, P. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Key+interactions+in+HIV-1+maturation+identified+by+hydrogen-deuterium+exchange.">Key interactions in HIV-1 maturation identified by hydrogen-deuterium exchange.</a> Nat. Struct. Mol. Biol. 11 (7), 676-677 (2004).</li><li>Wang, L., Lane, L. C., Smith, D. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Detecting+structural+changes+in+viral+capsids+by+hydrogen+exchange+and+mass+spectrometry.">Detecting structural changes in viral capsids by hydrogen exchange and mass spectrometry.</a> Protein Sci. 10 (6), 1234-1243 (2001).</li><li>Pan, H., Raza, A. S., Smith, D. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Equilibrium+and+kinetic+folding+of+rabbit+muscle+triosephosphate+isomerase+by+hydrogen+exchange+mass+spectrometry.">Equilibrium and kinetic folding of rabbit muscle triosephosphate isomerase by hydrogen exchange mass spectrometry.</a> J. Mol. Biol. 336 (5), 1251-1263 (2004).</li><li>Mazon, H., Marcillat, O., Forest, E., Smith, D. L., Vial, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Conformational+dynamics+of+the+GdmHCl-induced+molten+globule+state+of+creatine+kinase+monitored+by+hydrogen+exchange+and+mass+spectrometry.">Conformational dynamics of the GdmHCl-induced molten globule state of creatine kinase monitored by hydrogen exchange and mass spectrometry.</a> Biochem. 43 (17), 5045-5054 (2004).</li><li>Lanman, J., Lam, T. T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Identification+of+novel+interactions+in+HIV-1+capsid+protein+assembly+by+high-resolution+mass+spectrometry.">Identification of novel interactions in HIV-1 capsid protein assembly by high-resolution mass spectrometry.</a> J. Mol. Biol. 325 (4), 759-772 (2003).</li><li>Rist, W., Graf, C., Bukau, B., Mayer, M. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Amide+hydrogen+exchange+reveals+conformational+changes+in+hsp70+chaperones+important+for+allosteric+regulation.">Amide hydrogen exchange reveals conformational changes in hsp70 chaperones important for allosteric regulation.</a> J. Biol. chem. 281 (24), 16493-16501 (2006).</li><li>Graf, C., Stankiewicz, M., Kramer, G., Mayer, M. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Spatially+and+kinetically+resolved+changes+in+the+conformational+dynamics+of+the+Hsp90+chaperone+machine.">Spatially and kinetically resolved changes in the conformational dynamics of the Hsp90 chaperone machine.</a> EMBO J. 28 (5), 602-613 (2009).</li><li>Lee, C. -. T., Graf, C., Mayer, F. J., Richter, S. M., Mayer, M. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dynamics+of+the+regulation+of+Hsp90+by+the+co-chaperone+Sti1.">Dynamics of the regulation of Hsp90 by the co-chaperone Sti1.</a> EMBO J. 31 (6), 1518-1528 (2012).</li><li>Lou, X., Kirchner, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Deuteration+distribution+estimation+with+improved+sequence+coverage+for+HX/MS+experiments.">Deuteration distribution estimation with improved sequence coverage for HX/MS experiments.</a> Bioinformatics. 26 (12), 1535-1541 (2010).</li><li>Kreshuk, A., Stankiewicz, M., Lou, X., Kirchner, M., Hamprecht, F. A., Mayer, M. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Automated+detection+and+analysis+of+bimodal+isotope+peak+distributions+in+H/D+exchange+mass+spectrometry+using+HeXicon.">Automated detection and analysis of bimodal isotope peak distributions in H/D exchange mass spectrometry using HeXicon.</a> Intl. J. mass spectrom. 302 (1-3), 125-131 (2011).</li><li>Walters, B. T., Ricciuti, A., Mayne, L., Englander, S. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Minimizing+back+exchange+in+the+hydrogen+exchange-mass+spectrometry+experiment.">Minimizing back exchange in the hydrogen exchange-mass spectrometry experiment.</a> J. Am. Soc. Mass Spectrom. 23 (12), 2132-2139 (2012).</li><li>Weis, D. D., Wales, T. E., Engen, J. R., Hotchko, M., Ten Eyck, L. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Identification+and+characterization+of+EX1+kinetics+in+H/D+exchange+mass+spectrometry+by+peak+width+analysis.">Identification and characterization of EX1 kinetics in H/D exchange mass spectrometry by peak width analysis.</a> J. Am. Soc. Mass Spectrom. 17 (11), 1498-1509 (2006).</li><li>Fang, J., Rand, K. D., Beuning, P. J., Engen, J. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=False+EX1+signatures+caused+by+sample+carryover+during+HX+MS+analyses.">False EX1 signatures caused by sample carryover during HX MS analyses.</a> Intl. J. Mass Spectrom. 302 (1-3), 19-25 (2011).</li><li>Deng, Y., Smith, D. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Identification+of+unfolding+domains+in+large+proteins+by+their+unfolding+rates.">Identification of unfolding domains in large proteins by their unfolding rates.</a> Biochem. 37 (18), 6256-6262 (1998).</li><li>Wales, T. E., Engen, J. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Partial+unfolding+of+diverse+SH3+domains+on+a+wide+timescale.">Partial unfolding of diverse SH3 domains on a wide timescale.</a> J. Mol. Biol. 357 (5), 1592-1604 (2006).</li><li>Pan, Y., Piyadasa, H., O'Neil, J. D., Konermann, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Conformational+dynamics+of+a+membrane+transport+protein+probed+by+h/d+exchange+and+covalent+labeling:+the+glycerol+facilitator.">Conformational dynamics of a membrane transport protein probed by h/d exchange and covalent labeling: the glycerol facilitator.</a> J. Mol. Biol. 416 (3), 400-413 (2012).</li><li>Hebling, C. M., Morgan, C. R., Stafford, D. W., Jorgenson, J. W., Rand, K. D., Engen, J. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Conformational+analysis+of+membrane+proteins+in+phospholipid+bilayer+nanodiscs+by+hydrogen+exchange+mass+spectrometry.">Conformational analysis of membrane proteins in phospholipid bilayer nanodiscs by hydrogen exchange mass spectrometry.</a> Anal chem. 82 (13), 5415-5419 (2010).</li><li>Abzalimov, R. R., Kaplan, D. A., Easterling, M. L., Kaltashov, I. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Protein+conformations+can+be+probed+in+top-down+HDX+MS+experiments+utilizing+electron+transfer+dissociation+of+protein+ions+without+hydrogen+scrambling.">Protein conformations can be probed in top-down HDX MS experiments utilizing electron transfer dissociation of protein ions without hydrogen scrambling.</a> J. Am. Soc. Mass Spectrom. 20 (8), 1514-1517 (2009).</li></ol>

עקידת שותף אינטראקציה לחלבון באופן בלתי נמנע גורמת לשינויים בנגישות ממס על אתר הקישור. בנוסף, חלבונים רבים עוברים שינויים דינמיים קונפורמציה על כריכה, המשפיעים על אזורים אחרים מאשר הממשק מחייב בפועל. HX-MS היא שיטה חזקה כדי לעקוב אחר שינויים אלה, והוא אפילו מסוגל לחשוף...

מספר המבנים גבישיים של חלבונים וקומפלקסי חלבונים גדל בקצב מהיר בשנים האחרונות. הם מציגים תמונות לא יסולא בפז של הארגון המבני של חלבונים אלה ולספק בסיס לניתוח תפקוד המבנה. עם זאת, הדינמיקה של חלבונים ושינויי קונפורמציה, שהם חיוניים לתפקודם, מתגלה לעתים רחוקות על ידי קריסטלוגרפיה באמצעות קרן רנטגן. Cryo-electronmicroscopy, לעומת זאת, הוא מסוגל ללכוד מתחמי חלבון וחלבון בתצורות שונות, אך בדרך כלל לא יכול לפתור את שינויי קונפורמציה לרמת מבנה משני 1. דינמיקה קונפורמציה של חלבונים בתמיסה בפרטים אטומיים יכולה להיפתר רק על ידי תמ&quot;ג, אך בשיטה זו היא עדיין מוגבלת לחלבונים בגדלים קטנים יחסית (בדרך כלל ≤ 30 KDA) וזקוק לריכוז גבוה של חלבונים (≥ 100 מיקרומטר), דבר המקשה ניסויים עם חלבונים נוטים oligomerization או צבירה 2. שיטה אחת שהוא מסוגל לגשר בין קריסטלוגרפיה ברזולוציה הגבוהה של קרני רנטגן, cryo-electronmicroscopy ושאינו מוגבל על ידי גודל חלבון או ריכוז הוא מימן-1 אמיד H / 2 H-חליפין (HX) בשילוב עם ספקטרומטריית מסה (MS). בשנים האחרונות שיטה זו התפתחה לכלי אנליטי חשוב לניתוח דינמיקת חלבון, קיפול חלבון, חלבון יציבות ושינויי קונפורמציה 3-5. הבסיס המולקולרי של שיטה זו הוא באופי יציב של עמוד השדרה מימנים אמיד בחלבונים, שיחליפו עם אטומי דאוטריום כאשר החלבון ממוקם בD 2 O פתרון. העלייה שלאחר מכן במסת חלבון לאורך הזמן נמדדת עם רזולוציה גבוהה טרשת נפוצה. בפפטידים בלתי מובנים קצרים HX רק תלוי בטמפרטורה, ריכוז זרז (OH -, H 3 O + כלומר pH, ראה איור 3) ורשתות צד חומצת אמינו של שיירים סמוכים בשל אינדוקטיביים, חתולהשפעות alytic וסטריות. השפעות אלה על ch k שער חליפין כימיים הפנימי היו לכמת באלגנטיות על ידי באי et al. 6 ותכנית זמינה (באדיבות ז&#39;&#39;אנג), המחשבת ch k לכל חומצת אמינו בתוך פוליפפטיד התלוי בpH וטמפרטורה. ב-pH הניטרלי וטמפרטורות הסביבה ch k הוא בסדר הגודל של 10 1 -10 3 שניות -1. בחלבונים מקופלים HX יכול להיות 2-9 סדר גודל איטי בעיקר בשל קשרי מימן במבנה משני ובמידה קלה בשל גישה מוגבלת של התייבשות OH - יונים לפנים של חלבון מקופל ומהודק. HX בחלבוני ילידים לכן מסבך, החלפה חלקית או גלובלי התגלגלות כימית וקפל שוב למצב הטבעי על פי משוואה (1) ושעיר חליפין שנצפו k תצפיות תלויות באופ k שיעור פתיחה, CL k שער סגירה ואת חילופי הכימיים הפנימיים rate k ch על פי משוואה (2). <img alt="משוואות 1-2" src="/files/ftp_upload/50839/50839eq1-2.jpg" /> בתנאי מדינה האם של אופ k הוא הרבה יותר קטן מאשר ch k ויכול להיות מוזנח במכנה. ישנם שני משטרי חילופי קיצוניים בשם EX1 וEX2. אם CL k הוא הרבה יותר קטן מאשר ch k (EX1) השיעור שנצפה הוא כמעט שווה לשיעור הפתיחה וHX מאפשר תצפית מיידית של התגלגלות של אלמנט מבני. כגון משטר חליפין, שבו כל תמורת הפרוטונים אמיד מייד עם פתיחתו של היסוד המבני, היא לצפות בקלות בטרשת הנפוצה על ידי הפצת bimodal של פסגות איזוטופ 7. אם CL k הוא הרבה יותר גדול מch k (EX2) השיעור שנצפה הוא יחסי ch k לפיה המתמיד המידתיות שווה לאיזוני התגלגלות קיפולי אופ K u = k הקבוע </sub&gt; / K CL. בתנאים אלה, אירועי פתיחה וסגירה רבים הם הכרחיים לפני כל החלפת הפרוטונים אמיד לdeuterons, מה שמובילים לעלייה הדרגתית במסה ממוצעת בעת החלוקה איזוטופי נשארה בערך אותו הדבר. משטר EX2 מאפשר קביעת האנרגיה החופשית של התגלגלות ΔG u ולכן היציבות של אלמנט מבני. בתנאי מדינה האם של משטר EX2 הוא נפוץ ביותר. עלייה של pH ובנוסף סוכני chaotropic יכולה להזיז את מנגנון החליפין לEX1. לכן, HX-MS יכול לשמש כדי לחקור התרמודינמית וכן פרמטרים הקינטית של קיפול חלבונים ושינויי קונפורמציה. כפי שצוין לעיל HX הוא במהותו pH וטמפרטורה תלויה ואת חילופי זמן מחצית החיים של פרוטון נחשף ממס לחלוטין מהקבוצה אמיד עמוד השדרה הוא בין 5-400 אלפיות שני ב-pH הפיזיולוגי (pH 7.6) ו30 מעלות צלזיוס, אבל 10 דקות ל&gt; שעות 15 עם ממוצע של&gt; שעה 2 ב-pH 2.9 ו0 °C (פרט לפרוטון של הקשר אמיד עמוד השדרה הראשון של פוליפפטיד, שמחליף עם זמן מחצית חיים של CA. 1-2 דק &#39;). תחת תנאים כאלה איטיים החלפה אפשר לעכל את המדגם באמצעות פרוטאזות (למשל פפסין) הפועלים בתנאים אלה, עם יציאה החוצה לאבד את כל המידע הכלול בdeuterons המשולב. מאז כניסתה של מערכת העיכול פפטי בתנאי החלפה איטיים, ניתן לנתח לא רק את קינטיקה HX הכוללת של חלבונים באורך מלא, אבל HX יכול להיות מקומית לאזורים הספציפיים 8,9. רזולוציה מרחבית כרגע מוגבלת לגודל של שברים פפטי שנוצרו, שהוא באופן כללי בין 10-30 שאריות. עם זאת, שברים חופפים שנוצרו בשל האופי ספציפי של מחשוף ידי פפסין יכולים להוביל לעלייה ברזולוציה מרחבית. בנוסף, כמה פרוטאזות אחרות נמצאו להיות פעילים בתנאים להרוות, לעומת זאת, הרבה פחות יעיל מאשר עכלן 10. increa נוספתניתן להגיע se של רזולוציה מרחבית על ידי פיצול של פפטידים בשלב הגז על ידי שיטות ששמרו את דפוס deuteration כגון ניתוק לכידת אלקטרונים (ECD), ניתוק אלקטרון העברה (ETD) ודיסוציאציה multiphoton אינפרא אדום (IRMPD) 11-13. טכניקות אלו למנוע האובדן של רזולוציה מרחבית בשל הגירת intramolecular פרוטון (&quot;ערבול&quot;), אשר נצפתה על ידי ניתוק הנגרם התנגשות (CID) את טכניקת הפיצול הנפוצה ביותר. עם זאת, שיטות אלו דורשות אופטימיזציה לכל פפטיד בודד ולכן היא עדיין מאתגרת למדי. HX-MS כבר בשימוש כדי לנתח אינטראקציות החלבון ליגנד וחלבונים כולל הרכבה הקופסית נגיפית 14-17. חלבון התגלגלות וקיפול מחדש, כמו גם שינויי קונפורמציה מושרה טמפרטורה נחקרו 7,18,19. זירחון וקונפורמציה הקשורות למוטצית חומצה אמינית אחת משתנים 16,20 וnucleotשינויי ide-induced נותחו 21,22. לכן, שיטה זו נראית מתאימה באופן אידיאלי לניתוח הרכבה ודינמיקה של מכונות מולקולריות. מועמד אחד אטרקטיבי, מנגנון שהוא עניין כללי גדול, הוא מורכב מלווה Hsp90.

<table border="1">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Reagent/Equipment</td>
			<td>Company</td>
			<td>Catalogue number</td>
			<td>Comments (optional)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>maXis QTOF</td>
			<td>Bruker</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>nanoAcquity UPLC</td>
			<td>Waters Corp.</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Shimadzu 10AD-VP</td>
			<td>Shimadzu</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>6-port Valve EPC6W with microelectric actuator</td>
			<td>Valco</td>
			<td>#EPC6W</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Injection valve (manual)</td>
			<td>Rheodyne</td>
			<td>#7725</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Poros AL20 media</td>
			<td>Applied Biosystems</td>
			<td>#1-6029-06</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Poros R2</td>
			<td>Applied Biosystems</td>
			<td>#1-1118-02</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pepsin</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>#P6887</td>
			<td>use fresh pepsin</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Microbore (1 mm)</td>
			<td>IDEX</td>
			<td>#C-128</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Microbore (2 mm)</td>
			<td>IDEX</td>
			<td>#C-130B</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Acquity UPLC BEH C8 Column</td>
			<td>Waters Corp.</td>
			<td>#186002876</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Thermomixer</td>
			<td>Eppendorf</td>
			<td>#5355000.011</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tubing (various diameters)</td>
			<td>IDEX</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fittings</td>
			<td>IDEX</td>
			<td>#PK-110 with PK-100</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

analyzing protein dynamics using hydrogen exchange mass spectrometry

כל התהליכים התאיים תלויים בתפקוד של חלבונים. אמנם את הפונקציונליות של חלבון נתון היא התוצאה הישירה של רצף חומצות אמינו הייחודי שלה, היא הבינה שרק על ידי הקיפול של שרשרת פוליפפטיד להסדר יחיד מוגדר תלת ממדים או יותר נפוץ להרכב של תצורות interconverting. חוקר את הקשר בין קונפורמציה בחלבון ותפקודו ולכן הוא חיוני להבנה של איך חלבונים מסוגלים למלא המגוון רחב של משימות שלהם הושלמה. אפשרות אחת ללמוד שינויי קונפורמציה חלבון עובר תוך כדי התקדמות דרך מחזור הפעילות שלה היא מימן-H 1/2 H-Exchange בשילוב עם ספקטרומטריית רזולוציה גבוהה מסה (HX-MS). HX-MS היא שיטה תכליתית וחזקה, שמוסיפה ממד חדש למידע מבני שהושג על ידי למשל קריסטלוגרפיה. הוא משמש כדי ללמוד קיפול חלבונים והתגלגלות, כריכה של mol הקטןligands ecule, אינטראקציות בין חלבונים, שינויי קונפורמציה קשורות לאנזים קטליזה, וallostery. בנוסף, HX-MS משמש לעתים קרובות כאשר כמות החלבון היא מאוד מוגבלת או התגבשות של החלבון היא לא ריאלי. כאן אנו מספקים פרוטוקול כללי ללימוד דינמיקת חלבון עם HX-MS ולתאר כדוגמא כיצד לחשוף את ממשק האינטראקציה של שני חלבונים במתחם.

Hsp90 הוא מלווה מולקולרי בשמרים וחבר של משפחת מלווה Hsp90. על ידי עובר מחזור ATPase מורכב זה מסייע בצעדי קיפול מאוחרים של לקוחות חלבון רבים. קיפול יעיל דורש העברה של לקוחות מHsp70 ואינטראקציה של Sti1/Hop שיתוף המלווה. Sti1 ישירות נקשר Hsp90 ומקל על לקוח מחייב על ידי עיכוב פעילות ATPase של Hsp...

Watch this Scientific Journal Video about Analyzing Protein Dynamics Using Hydrogen Exchange Mass Spectrometry at JoVE.com

Analyzing Protein Dynamics Using Hydrogen Exchange Mass Spectrometry

קונפורמציה בחלבון ודינמיקה הן מפתח להבנת הקשר בין מבנה חלבון ותפקודו. חילופי מימן יחד עם ספקטרומטריית מסה ברזולוציה גבוהה הוא שיטה תכליתית כדי ללמוד את הדינמיקה קונפורמציה של חלבונים כמו גם באפיון אינטראקציות החלבון ליגנד וחלבונים, כוללים ממשקי מגע ואפקטי allosteric.

ניתוח דינמיקת חלבון באמצעות מימן Exchange ספקטרומטריית מסה

All cellular processes depend on the functionality of proteins. Although the functionality of a given protein is the direct consequence of its unique ...

Research

JoVE Journal

Chemistry

Real-time Breath Analysis by Using Secondary Nanoelectrospray Ionization Coupled to High Resolution Mass Spectrometry

אנליזת נשימה בזמן אמת באמצעות Nanoelectrospray משני יינון מצמידים ספקטרומטר מסה ברזולוציה גבוהה

Exhaled volatile organic compounds (VOCs) have aroused considerable interest, since they can serve as biomarkers for disease diagnosis and environmental ...

Synthesis and Mass Spectrometry Analysis of Oligo-peptoids

סינתזה וניתוח ספקטרומטר מסה של Oligo-peptoids

Peptoids are sequence-controlled peptide-mimicking oligomers consisting of N-alkylated glycine units. Among many potential applications, peptoids have ...

Analyzing Protein Architectures and Protein-Ligand Complexes by Integrative Structural Mass Spectrometry

ניתוח ארכיטקטורות חלבון חלבון-ליגנד מתחמי באמצעות ספקטרומטר מסה מבניים אינטגרטיבית

Proteins are an important class of biological macromolecules that play many key roles in cellular functions including gene expression, catalyzing ...

Large-scale Top-down Proteomics Using Capillary Zone Electrophoresis Tandem Mass Spectrometry

בקנה מידה גדול פרוטאומיקס מלמעלה למטה באמצעות ספקטרומטר מסה של טנדם אלקטרופורזה של אזור נים

Capillary zone electrophoresis-electrospray ionization-tandem mass spectrometry (CZE-ESI-MS/MS) has been recognized as a useful tool for top-down ...

High-throughput and Comprehensive Drug Surveillance Using Multisegment Injection-Capillary Electrophoresis-Mass Spectrometry

מעקב סמים תפוקה גבוהה ומקיף באמצעות ספקטרומטר מסה אלקטרופורזה הזרקה-נימי Multisegment

New analytical methods are urgently needed to enable high-throughput, yet comprehensive drug screening, given an alarming opioid and prescription drug ...

Imaging Corrosion at the Metal-Paint Interface Using Time-of-Flight Secondary Ion Mass Spectrometry

הדמיה קורוזיה בממשק צבע מתכת באמצעות המסה של זמן טיסה משני המוני ספקטרומטריה

Corrosion developed at the paint and aluminum (Al) metal-paint interface of an aluminum alloy is analyzed using time-of-flight secondary ion mass ...

3D Depth Profile Reconstruction of Segregated Impurities Using Secondary Ion Mass Spectrometry

שחזור פרופיל עומק תלת ממדי של זיהומים מופרדים באמצעות ספקטרומטריית מסת יונים משנית

The presented protocol combines excellent detection limits (1 ppm to 1 ppb) using secondary ion mass spectrometry (SIMS) with reasonable spatial ...

Capillary Electrophoresis Mass Spectrometry Approaches for Characterization of the Protein and Metabolite Corona Acquired by Nanomaterials

ספקטרומטריית מסה אלקטרופורזיס נימית גישות לאפיון החלבון וקורונה מטבולית שנרכשו על ידי ננו-חומרים

The adsorption of biomolecules from surrounding biological matrices to the surface of nanomaterials (NMs) to form the corona has been of interest for the ...

Covalent Labeling with Diethylpyrocarbonate for Studying Protein Higher-Order Structure by Mass Spectrometry

תיוג קוולנטי עם דיתילפירוקרבונט לחקר מבנה חלבון מסדר גבוה יותר על ידי ספקטרומטריית מסה

Characterizing a protein&#39;s higher-order structure is essential for understanding its function. Mass spectrometry (MS) has emerged as a powerful tool ...

Capillary Electrophoresis-based Hydrogen/Deuterium Exchange for Conformational Characterization of Proteins with Top-down Mass Spectrometry

חילופי מימן/דיטריום מבוססי נימי אלקטרופורזה לאפיון קונפורמציה של חלבונים עם ספקטרומטריית מסה מלמעלה למטה

Resolving conformational heterogeneity of multiple protein states that coexist in solution remains one of the main obstacles in the characterization of ...