Name: analyzing protein dynamics using hydrogen exchange mass spectrometry
Uploaded: 2013-11-29T15:30:00
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Ringraziamo M. Boysen per i commenti sul manoscritto. Questo progetto è stato finanziato dalla Deutsche Forschungsgemeinschaft (SFB638 e MA 1278/4-1 di MPM e Cluster di Eccellenza: CellNetworks EXC 81/1). MPM è ricercatore del Cluster di Eccellenza: CellNetworks.

1. Preparazione di tamponi e di proteine ​​Campioni <ol><li> Preparare H 2 O buffer. Tampone standard uso Hsp90 (40 mM HEPES / KOH, pH 7.5, 50 mM KCl, 5 mM MgCl 2, 10% glicerolo) e H 2 O buffer. Nota: Se il campione è stato dializzato prima dell&#39;analisi, utilizzare il buffer di dialisi come H 2 O buffer. È essenziale che l&#39;O tampone D 2 differisce dalla H 2 O tampone solo in isotopo dell&#39;idrogeno. Tamponi volati...

<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>

Il legame di un partner di interazione di una proteina provoca inevitabilmente variazioni di accessibilità al solvente sul sito di legame. Inoltre, molte proteine ​​subiscono cambiamenti conformazionali dinamici su vincolante, che colpiscono altre regioni oltre l&#39;interfaccia reale di rilegatura. HX-MS è un metodo affidabile per monitorare questi cambiamenti ed è ancora capace di rivelare cambiamenti conformazionali nelle proteine ​​in tempi che gli altri metodi non possono coprire. <p class="jove_cont...

Il numero di strutture cristalline di proteine ​​e complessi proteici aumentato rapidamente negli ultimi anni. Essi presentano inestimabili istantanee della organizzazione strutturale di queste proteine ​​e forniscono una base per l&#39;analisi struttura-funzione. Tuttavia, la dinamica delle proteine ​​e dei cambiamenti conformazionali, che sono essenziali per le loro funzioni, sono raramente rivelate da cristallografia a raggi X. Crio-electronmicroscopy, invece, è in grado di catturare proteina e proteina complessi in differenti conformazioni ma generalmente non possono risolvere cambiamenti conformazionali fino a livello di struttura secondaria 1. Dinamica conformazionale delle proteine ​​in soluzione a dettagli atomiche possono essere risolti solo da NMR, ma questo metodo è ancora limitato alle proteine ​​di relativamente piccole dimensioni (generalmente ≤ 30 kDa) e ha bisogno di alte concentrazioni di proteine ​​(≥ 100 micron), che ostacola gli esperimenti con oligomerizzazione o aggregazione di proteine ​​incline 2. Un metodo cheè in grado di colmare tra l&#39;alta risoluzione cristallografia a raggi X e crio-electronmicroscopy e che non è limitata dalla dimensione proteine ​​o concentrazione è ammide idrogeno-1 H / 2 H-scambio (HX) in combinazione con spettrometria di massa (MS). Negli ultimi anni questo metodo è sviluppata per uno strumento analitico che per l&#39;analisi della dinamica delle proteine, folding, la stabilità della proteina e cambiamenti conformazionali 3-5. La base molecolare di questo metodo è la natura labile di backbone idrogeni ammidici in proteine, che si scambieranno con atomi di deuterio quando la proteina viene posto in un D 2 O soluzione. Il conseguente aumento della massa proteica nel tempo viene misurata con alta risoluzione MS. In brevi peptidi strutturati HX dipende solo dalla temperatura, concentrazione di catalizzatore (OH -, H 3 O + pH, vedi Figura 3) e catene laterali di aminoacidi residui adiacenti a causa induttiva, gattoeffetti alytic e sterici. Questi effetti sul intrinseca scambio chimico tasso k ch sono state elegantemente quantificata Bai et al. 6 e un programma è disponibile (cortesia Z. Zhang), che calcola k ch per ogni amminoacido in un polipeptide dipende dal pH e temperatura. A pH neutro e temperature ambiente k ch è dell&#39;ordine di 10 1 -10 3 sec -1. Nelle proteine ​​ripiegate HX può essere 2-9 ordini di grandezza più lento dovuto principalmente legame idrogeno nella struttura secondaria e in misura minore a causa di accesso ristretto di idrati ioni OH - all&#39;interno di una proteina strettamente ripiegata. HX in proteine ​​native implica quindi dispiegarsi, a scambio chimico parziale o globale e ripiegamento allo stato nativo secondo l&#39;equazione (1) e ai tassi di cambio osservati k obs dipendono op tasso di apertura k, il tasso di chiusura k cl e lo scambio chimico intrinseco raTE k ch secondo l&#39;equazione (2). <img alt="Equazioni 1-2" src="/files/ftp_upload/50839/50839eq1-2.jpg" /> In condizioni di stato nativo k op è molto più piccolo di k ch e può essere trascurato nel denominatore. Ci sono due regimi di cambio estreme chiamati EX1 ed EX2. Se k cl è molto più piccolo k ch (EX1) il tasso osservato è praticamente uguale al tasso di apertura e HX permette l&#39;osservazione immediato dello svolgimento di un elemento strutturale. Un tale regime di scambio, dove ogni scambio contemporaneamente protoni ammidici all&#39;apertura dell&#39;elemento strutturale, è facilmente osservabile in MS da una distribuzione bimodale dei picchi isotopici 7. Se k cl è molto maggiore di k ch (EX2) il tasso osservato è proporzionale k ch cui la costante di proporzionalità è uguale equilibri-piegatori dispiegarsi costante K u = k op </sub&gt; / K cl. In queste condizioni, molti eventi di apertura e chiusura sono necessarie prima di effettuare cambi protoni ammidici per deuteroni, portando ad un graduale aumento della massa media mentre la distribuzione isotopica rimane sostanzialmente identico. Il regime EX2 consente la determinazione dell&#39;energia libera di dispiegarsi ΔG u e quindi la stabilità di un elemento strutturale. In condizioni stato nativo il regime EX2 è più comune. Aumento del pH e aggiunta di agenti caotropici può spostare il meccanismo di scambio di EX1. Pertanto, HX-MS può essere utilizzato per esplorare termodinamico e parametri cinetici di folding e cambiamenti conformazionali. Come accennato in precedenza HX è intrinsecamente pH e temperatura dipendente e lo scambio emivita di un protone completamente solvente esposta del gruppo ammidico backbone è tra 5-400 msec a pH fisiologico (pH 7,6) e 30 ° C, ma 10 min a&gt; 15 ore con una media di&gt; 2 ore a pH 2,9 e 0 °C (tranne per il protone del primo backbone ammide legame di un polipeptide, che scambia con un&#39;emivita di ca. 1-2 min). In tali condizioni lento scambio è possibile digerire l&#39;esempio utilizzando proteasi (ad esempio pepsina) che sono attivi in queste condizioni, con fuori perdere tutte le informazioni contenute nei deuteroni incorporati. Dopo l&#39;introduzione di digestione peptica in condizioni scambio lento, non solo la cinetica complessiva HX di proteine ​​integrali possono essere analizzati ma HX possono essere localizzati alle regioni specifiche 8,9. Risoluzione spaziale è attualmente limitata alle dimensioni dei frammenti generati peptiche, che è in generale tra 10-30 residui. Tuttavia, frammenti sovrapposti creati a causa della natura non specifica di clivaggio con la pepsina potrebbe portare ad un aumento della risoluzione spaziale. Inoltre, diverse altre proteasi sono risultati essere attiva in condizioni di tempra, tuttavia, molto meno efficiente rispetto pepsina 10. Ulteriore Increase di risoluzione spaziale può essere raggiunto con la frammentazione dei peptidi in fase gassosa con metodi che conservano il modello deuterazione come cattura di elettroni dissociazione (ECD), il trasferimento di elettroni dissociazione (ETD) e infrarossi multiphoton dissociazione (IRMPD) 11-13. Queste tecniche prevenire la perdita di risoluzione spaziale dovuta alla migrazione intramolecolare protone (&quot;scrambling&quot;), che si osserva per dissociazione indotta da collisione (CID) la frammentazione tecnica più comunemente usata. Tuttavia, questi metodi richiedono l&#39;ottimizzazione per ogni singolo peptide ed è quindi ancora molto impegnativo. HX-MS è stato utilizzato per analizzare proteina-ligando e proteina-proteina interazioni compresi l&#39;assemblaggio del capside virale 14-17. Proteine ​​dispiegamento e ripiegamento, nonché di temperatura indotti cambiamenti conformazionali sono stati studiati 7,18,19. Fosforilazione e singolo aminoacido mutazione legata conformazionale cambiamenti 16,20 e nucleotcambiamenti ide-indotti sono stati analizzati 21,22. Pertanto, questo metodo sembra idealmente adatto per analizzare il montaggio e dinamica di macchine molecolari. Un candidato attraente, il cui meccanismo è di grande interesse generale, è il complesso chaperone 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>
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analyzing protein dynamics using hydrogen exchange mass spectrometry

Tutti i processi cellulari dipendono dalla funzionalità delle proteine. Sebbene la funzionalità di una data proteina è la diretta conseguenza della sua sequenza amminoacidica unico, si realizza solo dal ripiegamento della catena polipeptidica in un&#39;unica disposizione tridimensionale definito o più comunemente in un insieme di conformazioni interconversione. Indagare il rapporto tra proteine ​​conformazione e la sua funzione è quindi essenziale per una comprensione completa di come le proteine ​​sono in grado di adempiere al loro grande varietà di compiti. Una possibilità per studiare i cambiamenti conformazionali una proteina subisce mentre procede attraverso il suo ciclo funzionale è idrogeno H-1/2 H-scambio in combinazione con spettrometria di massa ad alta risoluzione (HX-MS). HX-MS è un metodo versatile e robusto che aggiunge una nuova dimensione alle informazioni sulla struttura ottenuta per esempio cristallografia. E &#39;utilizzato per lo studio delle proteine ​​piegatura e dispiegamento, legame di piccole molligandi ecule, interazioni proteina-proteina, cambiamenti conformazionali legati alla catalisi enzimatica, e allosteria. Inoltre, HX-MS è spesso utilizzato quando la quantità di proteina è molto limitata o cristallizzazione della proteina non è fattibile. Qui forniamo un protocollo generale per studiare la dinamica delle proteine ​​con HX-MS e descriviamo un esempio di come rivelare l&#39;interfaccia interazione di due proteine ​​in un complesso.

Hsp90 è un chaperon molecolare nel lievito e membro della famiglia chaperone Hsp90. Passando attraverso un ciclo di ATPasi complesso si assiste fasi tardive di piegatura di molti clienti di proteine. Pieghevole efficiente richiede il trasferimento di clienti da Hsp70 e l&#39;interazione del Sti1/Hop co-chaperone. Sti1 lega direttamente alla Hsp90 e facilita client vincolante inibizione della ATPasi attività di Hsp90. L&#39;interazione di Hsp90 con Sti1 è stata recentemente studiata utilizzando HX-MS 23. Pr...

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Analyzing Protein Dynamics Using Hydrogen Exchange Mass Spectrometry

Proteine ​​conformazione e la dinamica sono la chiave per comprendere il rapporto tra struttura e funzione delle proteine. Scambio idrogeno accoppiata alla spettrometria di massa ad alta risoluzione è un metodo versatile per studiare le dinamiche conformazionali di proteine ​​e caratterizzazione della proteina-ligando e proteina-proteina interazioni, comprese le interfacce di contatto ed effetti allosterici.

Analizzando la dinamica delle proteine ​​che utilizzano l&#39;idrogeno Scambio Spettrometria di Massa

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

Analisi dell'espirato in tempo reale tramite ionizzazione secondaria Nanoelectrospray accoppiata alla spettrometria di massa ad alta risoluzione

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

Ricerca

Chimica

Synthesis and Mass Spectrometry Analysis of Oligo-peptoids

Sintesi e analisi di spettrometria di massa di 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

Analisi di architetture di proteine e complessi proteina-ligando mediante spettrometria di massa strutturale integrativa

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

Proteomica di Top-down su larga scala usando la spettrometria totale in Tandem elettroforesi capillare zona

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

Sorveglianza dei medicinali ad alta produttività e completa usando la spettrometria totale multisegmento elettroforesi di iniezione-capillare

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

Corrosione dell'imaging nell'interfaccia Metal-Paint con spettrometria di massa ionica secondaria a tempo di volo

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

Ricostruzione del profilo di profondità 3D di impurità segregate utilizzando la spettrometria di massa a ioni secondari

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

Approcci di spettrometria di massa per elettroforesi capillare per la caratterizzazione della proteina e del metabolita Corona acquisiti da nanomateriali

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

Etichettatura covalente con dietilpirocarbonato per lo studio della struttura proteica di ordine superiore mediante spettrometria di massa

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

Scambio idrogeno/deuterio basato sull'elettroforesi capillare per la caratterizzazione conformazionale di proteine con spettrometria di massa top-down

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

Analizzando la dinamica delle proteine ​​che utilizzano l'idrogeno Scambio Spettrometria di Massa

Analizzando la dinamica delle proteine che utilizzano l'idrogeno Scambio Spettrometria di Massa