Химия белка. Структура, свойства, методы исследования - Шендрик А.Н. 2022

Методы экспериментального исследования структуры белков
Масс-спектрометрия электронного удара
Фрагментации первичных молекулярных ионов пептидов

Фрагментация полученных электронным ударом первичных молекулярных ионов перметилированных ацетилпептидов обусловлена, в основном, разрывом амидных связей - С-N с фиксацией заряда на карбонилсодержащем ионе (фрагменте или осколке). Это ион b (см. схему). Этот тип распада идет часто двухступенчато с выбросом СО и образованием альдиминных фрагментов (ионов с).

Образовавшиеся в результате фрагментации осколочные ионы как раз и характеризуют аминокислотную последовательность пептида. Разности масс осколочных ионов отвечают величинам масс аминокислотных остатков.

Схема процесса фрагментации первичного молекулярного иона выглядит так:

Для расшифровки масс спектра пептида находят вначале в нем пик, отвечающий иону N-концевой аминокислоты. Его массовое число лежит в интервале m/z = 114-257. Затем находят разность массовых чисел следующих друг за другом (стоящих рядом) пиков осколочных ионов и пользуясь таблицей масс модифицированных аминокислотных остатков (см ниже) определяют какая именно аминокислота отщепилась от осколочного иона в процессе фрагментации. Рассмотрим это на конкретном примере. Пусть мы имеем пептид A-B-C-D, где A,B,C,D - остатки модифицированных аминокислот. При ЭУ и в результате фрагментации образуются следующие ионы: A⁺, AB⁺, ABC⁺, ABCD⁺. Пользуясь данными приведенной ниже таблицы массовых чисел комбинируем аминокислотную последовательность исходя из реального масс-спектра.

Аминокислоты с R-остаками общей формулы CH₂X, в которых Х содержит двойные связи, склонны при ЭУ к разрыву связей C-N с миграцией атома водорода:

Такой распад характерен для пептидов с остатками аспарагиновой кислоты, аспарагина, фенилаланина, гистидина, тирозина и триптофана. При фрагментации образуются новые пептиды.

Таблица Массы ионов N-концевых и прочих аминокислотных (а/к) остатков в масс-спектрах ЭУ ацетилированных перметилпептидов

Остатки лейцина и изолейцина в масс-спектре неразличимы.

Аминокислотная последовательность начинается в них с остатка той кислоты, в которой произошел разрыв связи С-N. Массы N-концевых ионов пептидов, образующихся при разрыве непептидных связей С-N приведены ниже в таблице.

Массы N-концевых ионов, образующихся в результате разрыва непептидных C-N связей в пептидах

Остатки глутаминовой кислоты и глутамина, независимо от положения в пептидной цепи, часто циклизуются, образуя ионы N-концевой пирролидон- карбоновой кислоты. Эта циклизация приводит к появлению в спектре иона (I)

с массовым числом - 98. Соответствующий ему N-концевой ион (II) с m/z = 126 либо вообще отсутствует в спектре, либо проявляется пиком малой интенсивности:

Распад боковых цепей некоторых аминокислотных остатков протекает специфично. Это облегчает интерпретацию масс-спектров пептидов. Так, например, боковые цепи серина и треонина склонны к элиминированию молекулы этанола. Для треонина характерен отрыв всей боковой цепи (разрыв по С-С связи с миграцией Н-атома или без). Метионин склонен к выбросу молекулы СН₃SН (m/z = 48) или всей боковой цепи.