使用低分辨單四極桿LC/MS對(duì)多電荷寡核苷酸進(jìn)行精確質(zhì)量質(zhì)譜圖解卷積分析
液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀(LC/MS)是檢測(cè)mRNA疫苗和寡核苷酸的一個(gè)重要手段,其中一個(gè)典型的工作是通過質(zhì)譜圖中一系列多電荷離子的質(zhì)荷比(m/z)和電荷數(shù)(z),來計(jì)算分子的平均分子量。
通常這一任務(wù)是在高分辨質(zhì)譜上完成,但在某些情況下,其高昂的成本或較高的技術(shù)門檻,對(duì)一些實(shí)驗(yàn)室來說是一種挑戰(zhàn)。
低分辨的LC/MSD四極桿質(zhì)譜儀的采購成本和使用成本更低,通過在系統(tǒng)中增加MassWorks質(zhì)譜校正軟件,也可以讓四極桿LC/MS像高分辨質(zhì)譜那樣對(duì)多電荷的大分子(如蛋白、寡核苷酸、聚合物等)進(jìn)行精確質(zhì)量分子量的測(cè)定。
實(shí)驗(yàn)
儀器:安捷倫Infinity II 1290 -6135C LC/MSD XT
數(shù)據(jù)分析:Cerno MassWorks軟件
質(zhì)譜條件:全掃描 700-3000 m/z,數(shù)據(jù)采集模式為Profile,采樣閾值設(shè)置為零(Threshold = 0)。
樣品:寡核苷酸標(biāo)準(zhǔn)品,信息如表1。
表1:寡核苷酸標(biāo)準(zhǔn)品信息
1. 質(zhì)譜數(shù)據(jù)校正
在MassWorks 軟件中,打開Agilent LC/MS調(diào)諧液的質(zhì)譜數(shù)據(jù)(見圖1),選取目標(biāo)離子用于質(zhì)譜圖的精確質(zhì)量和峰型校正。
圖1:在MassWokrs選取LC/MS調(diào)諧液的標(biāo)準(zhǔn)離子用于質(zhì)譜校正
標(biāo)樣校正結(jié)果(見圖2)表明,用于校正的8個(gè)標(biāo)準(zhǔn)離子的絕對(duì)質(zhì)量偏差均小于1.6mDa,相對(duì)質(zhì)量誤差小于2.6 ppm,譜圖準(zhǔn)確度(Spectral Accuracy)大于95%,校正結(jié)果表現(xiàn)很好,可以用于后續(xù)的樣品數(shù)據(jù)的分析。
圖2:質(zhì)譜校正結(jié)果
2. 結(jié)果與討論
寡核苷酸標(biāo)準(zhǔn)品在安捷倫OpenLab CDS中的原始質(zhì)譜圖見圖3,每個(gè)質(zhì)譜峰的m/z僅能測(cè)定至小數(shù)點(diǎn)后1位(0.1)。
圖3:OpenLab CDS的原始質(zhì)譜圖
經(jīng)MassWorks軟件校正處理后的寡核苷酸質(zhì)譜圖如圖4所示,每個(gè)質(zhì)譜峰的m/z都被測(cè)定至小數(shù)點(diǎn)4位(0.0001)。
圖4:經(jīng)MassWorks軟件校準(zhǔn)后的精確質(zhì)量質(zhì)譜圖
3. 手動(dòng)質(zhì)譜解卷積//分子量計(jì)算
分子量(MW)的計(jì)算是通過如圖5所示的一系列離子的電荷數(shù)(z)及m/z,并參考圖6的公式來進(jìn)行。其中m1和m2是兩個(gè)相鄰質(zhì)譜峰的m/z值,而X是加合物的質(zhì)量。當(dāng)比較該寡核苷酸原始質(zhì)譜圖和精確質(zhì)量質(zhì)譜圖的結(jié)果時(shí),發(fā)現(xiàn)經(jīng)MassWorks得出的平均MW的不確定性顯著降低,并且非常接近理論的MW。
圖5:分子量MW的計(jì)算結(jié)果(左:用OpenLab CDS中的“名義質(zhì)量”計(jì)算的分子量;右:用MassWorks中的精確質(zhì)量計(jì)算的分子量)
圖6:電荷數(shù)Z和分子量MW的計(jì)算公式
4. 未知峰的分子量測(cè)定
對(duì)未知峰進(jìn)行了類似的計(jì)算,同時(shí)檢查了較小的肩峰。共檢測(cè)到了3種不同的離子并計(jì)算了它們的相對(duì)濃度。該未知峰主要為寡核苷酸的neutral形式,其含量為80.64%,其它兩種離子的MW分別偏移了+22.26 Da和+38.65 Da,表明是Na+和K+加合物,結(jié)果見圖7。
圖7:未知峰的分子量測(cè)定
5. 多電荷離子譜圖準(zhǔn)確度模型(SAMMI)
由于寡核苷酸序列已知,我們可以在MassWorks軟件中用SAMMI工具進(jìn)行進(jìn)一步的確認(rèn)分析,同時(shí)我們還可以對(duì)其它的加合物或修飾物進(jìn)行確證分析。如在圖8的示例,SAMMI能夠分配并解釋全部的質(zhì)譜峰,整體的譜圖準(zhǔn)確度為86.3%,并且證實(shí)了寡核苷酸質(zhì)譜圖中Na+和K+加合物的存在。
圖8:SAMMI分析寡核苷酸標(biāo)樣的結(jié)果
6. 結(jié)論
1)在低分辨率的單四極桿LC/MSD系統(tǒng)上,通過MassWorks軟件的適當(dāng)校正獲得了寡核苷酸的精確質(zhì)量質(zhì)譜圖。
2)通過手動(dòng)的分子量計(jì)算,比較了使用定義質(zhì)量和精確質(zhì)量分別計(jì)算平均分子量的結(jié)果,結(jié)果表明MassWorks的精確質(zhì)量譜圖極大地提高了分析可信度。
3)利用SAMMI工具進(jìn)行的未知物分析和寡核苷酸標(biāo)樣的分析均證實(shí)了Na+和K+加合物的存在,且譜圖準(zhǔn)確性高。
關(guān)于MassWorks 軟件
MassWorks軟件是由 Cerno Bioscience 公司開發(fā)的一款革命性的MS數(shù)據(jù)定性分析軟件,能幫助我們?cè)诘头直媛实乃臉O桿GC/MS、LC/MS直接測(cè)定化合物的精確質(zhì)量,并通過獨(dú)有的譜圖準(zhǔn)確度概念確定出準(zhǔn)確的分子式。MassWorks軟件同樣適用于高分率質(zhì)譜(TOF、Orbitrap)的定性分析。
關(guān)于綠綿科技
綠綿科技是Cerno Bioscience公司在中國區(qū)的總代理商,負(fù)責(zé)Cerno公司旗下的MassWorks、GC/ID 等產(chǎn)品市場推廣、銷售、售前/售后技術(shù)支持、應(yīng)用支持。
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關(guān)于綠綿科技
北京綠綿科技有限公司(簡稱:綠綿科技)以體現(xiàn)客戶服務(wù)價(jià)值為宗旨,以專業(yè)精神和技能為廣大實(shí)驗(yàn)室分析工作者提供樣品前處理、樣品制備及分析、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)精確分析和管理的全面解決方案,致力于協(xié)助客戶提高分析檢測(cè)的效率和水平。主要代理產(chǎn)品聯(lián)系電話:010-82676061/2/3/4/5/6/7/8
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