Name: thermochemical studies of ni(ii) and zn(ii) ternary complexes using ion mobility-mass spectrometry
Uploaded: 2022-06-08T13:50:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Thermochemical Studies of NiII and ZnII Ternary Complexes Using Ion Mobility-Mass Spectrometry at JoVE.com

Этот материал основан на работе, поддерживаемой Национальным научным фондом в рамках 1764436, программы NSF REU (CHE-1659852), инструментальной поддержки NSF (MRI-0821247), физико-астрономической стипендии для успеха (PASS), проекта NSF (1643567), Фонда Уэлча (T-0014) и вычислительных ресурсов Департамента энергетики (TX-W-20090427-0004-50) и L3 Communications. Авторы благодарят Кента М. Эрвина (Университет Невады - Рино) и Питера Б. Арментрута (Университет штата Юта) за то, что они поделились программой CRUNCH и за советы по примерке от PBA. Авторы благодарят группу Майкла Т. Бауэра в Калифорнийском университете в Санта-Барбаре за участие в программе Sigma.

ПРИМЕЧАНИЕ: На рисунке 1 показан обзор протокола.
1. Подготовка реагентов
<ol><li>Приобретите сублимированные пептиды амб (чистотой >98%) и храните их в морозильной камере при температуре −80 °C.</li>
	<li>Покупайте >99% чистоты цинка(II) нитрата гексагидрата ?...

Критические шаги Анализ пороговой диссоциации, вызванной столкновением (TCID) ES-IM-MS. TCID использовал переходную Т-волновую ячейку в присутствии аргона в качестве коллизионной ячейки. До диссоциации ионы-предшественники термулизируются низкоэнергетическими столкнове...

В этом исследовании описывается новый метод с использованием коммерчески доступного масс-спектрометра подвижности ионов, который позволяет определить относительную термохимию для диссоциации альтернативного комплекса троичных металлов [amb+M(II)+NTA], где M = Zn или Ni и NTA = нитрилотриацетовая кислота (рисунок 1). Эти реакции моделируют диссоциацию амб-меченого рекомбинантного белка, прикрепленного к NTA-иммобилизованному металлу во время иммобилизованной аффинной хроматографии металла (IMAC)1,2. В качестве примера этот метод описан с использованием гептапептидных меток amb A и H (рисунок 2) (выбран из предыдущих исследований 3,4,5,6,7,8,9,10,11,12 ), которые проявляют Zn(II) и Ni(II)-связывающие свойства и, таким образом, имеют потенциальное применение в качестве меток очистки. Однако описанный процесс может быть использован для оценки термохимических энергий в любой металлоорганической системе. Эти пептиды amb имеют металлосвязывающие сайты в позициях Aa1-Aa 2 и Aa 6-Aa7, которые конкурируют с карбоксилатными и аминовыми сайтами NTA. Три центральные аминокислоты amb обеспечивают распорку (Gly3), шарнир для двух плеч (Pro4) и взаимодействие π катионов на большие расстояния (Tyr5).
Общее состояние 1− заряда комплексов [amb+M(II)+NTA]- определяется состоянием протонации их потенциальных сайтов связывания. Поскольку существует Ni(II) или Zn(II) со степенью окисления 2+, должна быть сеть из трех депротонированных отрицательно заряженных участков. Молекулярное моделирование комплексов [amb+M(II)+NTA] предсказывает, что это два протона из NTA и один протон из amb (т.е. [amb-H+M(II)+NTA-2H]-). Каналы продукта содержат ионные виды и нейтральные виды (т.е. [NTA-3H+M(II)]- + amb или [amb-3H+M(II)]- + NTA). В рукописи «-3Н» исключено в названиях комплексов, но читатель должен знать, что подразумевается -3Н. Прибор измеряет относительную интенсивность двух видов ионной массы к заряду (м/з). Основным атрибутом анализа ES-IM-MS является то, что он позволяет исследовать реакционную способность конкретного вида m/z, как это использовалось здесь и в предыдущих исследованиях amb 3,4,5,6,7,8,9,10,11,12.
Получение термохимических данных для крупных комплексов с использованием диссоциации, вызванной столкновением, представляет значительный интерес13,14. Методологии, включающие кинетический метод, не способствуют подгонке данных по диапазону энергий и не учитывают среды с множественным столкновением 15,16,17,18. Здесь пороговый метод CID (TCID), разработанный с использованием тандемной масс-спектрометрии с управляемым ионным пучком Арментрутом, Эрвином и Роджерсом, применяется19 к новой инструментальной платформе ES-IM-MS, использующей направляющие ионов бегущей волны. Метод TCID позволяет проводить относительный термохимический анализ диссоциации троичных комплексов на два их продуктовых канала и включает пороговый закон, описывающий перенос энергии столкновения между поступательной энергией реагента (троичный комплекс в данном исследовании) и инертным целевым газом (в данном случае аргоном). Способ включает интеграцию по внутреннему распределению энергии реагента20, поступательные распределения энергии между реагентом и целевым газом21 и распределение общего момента импульса22,23. Вероятность диссоциации и статистическая коррекция Кинетических сдвигов Райса-Рамспергера-Касселя-Маркуса (RRKM), возникающих в результате ограниченного временного окна для наблюдения продуктов, включены24. Для двух независимых каналов продукта конкурентный метод TCID позволяет одновременно подгонять два конкурирующих канала продукта. Диссоциация комплекса происходит через орбитальное переходное состояние, которое обладает свойствами продуктов, но удерживается вместе замкнутым диполем25. Метод TCID включен в программу26 CRUNCH, и здесь описана работа пользовательского интерфейса для оценки термохимии двух каналов диссоциации троичных [amb+M(II)+NTA]- комплексов. Программа CRUNCH доступна по запросу разработчиков26.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Acetonitrile HPLC-grade</td>
			<td>Fisher Scientific (www.Fishersci.com)</td>
			<td>A998SK-4</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Alternative metal binding (amb) peptides</td>
			<td>PepmicCo (www.pepmic.com)</td>
			<td></td>
			<td>designed peptides were synthized by order</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ammonium acetate (ultrapure)</td>
			<td>VWR</td>
			<td>97061-014</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ammonium hydroxide (trace metal grade)</td>
			<td>Fisher Scientific (www.Fishersci.com)</td>
			<td>A512-P500</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Driftscope 2.1 software program</td>
			<td>Waters (www.waters.com)</td>
			<td></td>
			<td>software analysis program</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Gaussian 09</td>
			<td>Gaussian</td>
			<td></td>
			<td>Electronic Structure Modeling Software</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>GaussView</td>
			<td>Gaussian</td>
			<td></td>
			<td>Graphical Interface to Visualize Computations</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glacial acetic acid (Optima grade)</td>
			<td>Fisher Scientific (www.Fishersci.com)</td>
			<td>A465-250</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ion-scaled Lennard-Jones (LJ) method</td>
			<td>Sigma</td>
			<td></td>
			<td>Michael T. Bowers&#8217; group of University of California at Santa Barbara</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MassLynx 4.1</td>
			<td>Waters (www.waters.com)</td>
			<td></td>
			<td>software analysis program</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Microcentrifuge Tubes</td>
			<td>VWR</td>
			<td>87003-294</td>
			<td>1.7 mL, polypropylene</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Microcentrifuge Tubes</td>
			<td>VWR</td>
			<td>87003-298</td>
			<td>2.0 mL, polypropylene</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ni(II) nitrate hexahydrate (99% purity)</td>
			<td>Sigma-Aldrich (www.sigmaaldrich.com)</td>
			<td>A15540</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Poly-DL-alanine</td>
			<td>Sigma-Aldrich (www.sigmaaldrich.com)</td>
			<td>P9003-25MG</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Waters Synapt G1 HDMS</td>
			<td>Waters (www.waters.com)</td>
			<td></td>
			<td>&#160;quadrupole - ion mobility- time-of-flight mass spectrometer</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Zn(II) nitrate hexahydrate (99%+ purity)</td>
			<td>Alfa Aesar (www.alfa.com)</td>
			<td>12313</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

thermochemical studies of ni(ii) and zn(ii) ternary complexes using ion mobility-mass spectrometry

В данной статье описывается экспериментальный протокол, использующий электрораспылительно-ионную подвижность-масс-спектрометрию (ES-IM-MS) и пороговую диссоциацию, индуцированную столкновением с энергетическим разрешением (TCID), для измерения термохимии диссоциации отрицательно заряженных [amb+M(II)+NTA]-троичных комплексов в два канала продукта: [amb+M(II)] + NTA или [NTA+M(II)]-  + amb, где M = Zn или Ni и NTA — нитрилотриацетовая кислота. Комплексы содержат один из альтернативных гептапептидов связывания металлов (amb) с первичными структурами ацетил-Его1-Cys 2-Gly3-Pro 4-Tyr 5-His 6-Cys 7 или ацетил-Asp1-Cys 2-Gly 3-Pro 4-Tyr 5-His 6-Cys 7, где аминокислоты Aa1,2,6,7 позиции являются потенциальными металлообвязанными площадками. Оптимизированные для геометрии стационарные состояния троичных комплексов и их продуктов были выбраны из расчетов квантовой химии (в настоящее время полуэмпирический гамильтониан PM6) путем сравнения их электронных энергий и их поперечных сечений столкновений (CCS) с теми, которые измеряются ES-IM-MS. На основе расчетов частоты PM6 молекулярные параметры троичного комплекса и его продуктов моделируют энергозависимые интенсивности двух каналов продукта с использованием конкурентного метода TCID для определения пороговых энергий реакций, которые относятся к энтальпиям диссоциации 0 K (ΔH0). Статистическая механика тепловых и энтропийных поправок с использованием частот вращения и вибрации PM6 обеспечивает 298 К энтальпий диссоциации (ΔH298). Эти методы описывают процедуру EI-IM-MS, которая может определять термохимию и константы равновесия для ряда троичных комплексов ионов металлов.

Соревновательная коллизионная диссоциация [amb+M(II)+NTA]- троичных комплексов A и H в [amb+M(II)]- + NTA или [NTA+M(II)]- + amb показана на рисунке 3. Amb отображается как A или H , а M = Zn или Ni. Тройной комплекс [A+Zn(II)+NTA]- (рисуно?...

Watch this Scientific Journal Video about Thermochemical Studies of NiII and ZnII Ternary Complexes Using Ion Mobility-Mass Spectrometry at JoVE.com

Thermochemical Studies of NiII and ZnII Ternary Complexes Using Ion Mobility-Mass Spectrometry

В данной статье описывается экспериментальный протокол с использованием электрораспылительно-ионной подвижности-масс-спектрометрии, полуэмпирических квантовых вычислений и пороговой диссоциации, вызванной столкновением с энергетическим разрешением, для измерения относительной термохимии диссоциации родственных троичных металлических комплексов.

Термохимические исследования троичных комплексов Ni(II) и Zn(II) с использованием масс-спектрометрии подвижности ионов

This article describes an experimental protocol using electrospray-ion mobility-mass spectrometry (ES-IM-MS) and energy-resolved threshold ...

Research

JoVE Journal

Chemistry

Thermochemical Studies of Ni(II) and Zn(II) Ternary Complexes Using Ion Mobility-Mass Spectrometry

Preparation and Use of Samarium Diiodide (SmI2) in Organic Synthesis: The Mechanistic Role of HMPA and Ni(II) Salts in the Samarium Barbier Reaction

Preparation and Use of Samarium Diiodide SmI2 in Organic Synthesis: The Mechanistic Role of HMPA and NiII Salts in the Samarium Barbier Reaction

Подготовка и использование самария дииодида (SMI<sub&gt; 2</sub&gt;) В органическом синтезе: Механистические Роль HMPA и Ni (II) соли в реакции самария Барбье

Although initially considered an esoteric reagent, SmI2 has become a common tool for synthetic organic chemists. SmI2 is generated through the addition of ...

Production of Disulfide-stabilized Transmembrane Peptide Complexes for Structural Studies

Производство дисульфид-стабилизировались трансмембранного пептидные комплексы для структурных исследований

Physical  interactions among the lipid-embedded alpha-helical domains of membrane  proteins play a crucial role in folding and assembly of membrane ...

Structure and Coordination Determination of Peptide-metal Complexes Using 1D and 2D 1H NMR

Structure and Coordination Determination of Peptide-metal Complexes Using 1D and 2D 1H NMR

Copper (I) binding by metallochaperone transport proteins prevents copper oxidation and release of the toxic ions that may participate in harmful redox ...

Construction and Systematical Symmetric Studies of a Series of Supramolecular Clusters with Binary or Ternary Ammonium Triphenylacetates

Строительство и систематические симметричные Исследования из серии супрамолекулярных кластеров с двойная или тройная аммония Triphenylacetates

Functions of clusters in nano or sub-nano scale significantly depend on not only kinds of their components but also arrangements, or symmetry, of their ...

Site Directed Spin Labeling and EPR Spectroscopic Studies of Pentameric Ligand-Gated Ion Channels

Сайт Направленный Спин Этикетировочное и ЭПР спектроскопических исследований пентамерной лигандами ионных каналов

Ion channel gating is a stimulus-driven orchestration of protein motions that leads to transitions between closed, open, and desensitized states. ...

Analyzing the Photo-oxidation of 2-propanol at Indoor Air Level Concentrations Using Field Asymmetric Ion Mobility Spectrometry

Анализируя фотоокисления 2-пропанол уровня концентраций воздуха с помощью поля асимметричной ионной подвижности спектрометрии

We demonstrate a versatile protocol to be used for determining the effectiveness of photocatalysts in degrading indoor air concentration (ppb) volatile ...

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

Анализ архитектуры белка и белка Ligand комплексов по интегративной структурных масс-спектрометрии

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

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

Коррозионная обработка изображений в интерфейсе Metal-краски с использованием вторичной спектрометрии "время полета"

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

Ion Mobility-Mass Spectrometry Techniques for Determining the Structure and Mechanisms of Metal Ion Recognition and Redox Activity of Metal Binding Oligopeptides

Ионная мобильность-массовая спектрометрия Методы для определения структуры и механизмов распознавания ионов металла и Redox деятельности металлических связывая олигопептиды

Electrospray ionization (ESI) can transfer an aqueous-phase peptide or peptide complex to the gas-phase while conserving its mass, overall charge, ...

Preparation of Binary and Ternary Deep Eutectic Systems

Подготовка двоичных и тернарийских глубоких эвтектических систем

The preparation of deep eutectic systems (DES) is a priori a simple procedure. By definition, two or more components are mixed together at a given molar ...