Новости химической науки > Рекорд для масс-спектрометрии

Исследователи из Нидерландов и США использовали масс-спектрометрию [quadrupole time-of-flight (QToF MS)] для изучения неповрежденной капсиды батериофага – вируса, который инфицирует бактерии. Новую работу вполне можно считать рекордом в плане размеров и массы частицы, которая была изучена (хотя, теоретически, метод QToF MS и может применяться для изучения частиц сколь угодно большой массы).

Тем не менее, вирусная оболочка массой 18 мегадальтон по праву может считаться самой большой системой, для которой с помощью масс-спектрометрии удалось зарегистрировать молекулярный ион

В 2002 году Джон Фенн (John Fenn) разделил Нобелевскую премию по химии за разработку метода ионизации методом электрораспыления; этот метод открыл новые возможности для масс-спектрометрии и позволил использовать ее для изучения все больших и больших по размеру молекул. В последнее десятилетие появились разновидности масс-спектрометрии, позволяющие переносить в газовую фазу и анализировать нефрагментированные комплексы белков и даже вирусы. Такие методы уже применялись для изучения неповрежденных вирусов или вирусных оболочек, результаты такого исследования важны как для изучения особенностей механизма инфицирования клеток вирусами, так и для изучения наноструктур биологического происхождения, которые могут использоваться для направленной доставки лекарственных препаратов, а также в других областях.

Объект анализа-рекордсмена, капсида вируса состоит из 420 субъединиц, каждая из которых весит 40 кДа, обладая беспрецедентной молекулярной формулой. (Рисунок из Angew. Chem., Int. Ed., 2013, DOI: 10.1002/anie.201210197)

Альберт Хек (Albert Heck) из Университета Утрехта с коллегами решил применить масс-спектрометрию для изучения бактериофага HK97. Этот бактериофаг является важной моделью для понимания механизма, в соответствии с которым вирусы инфицируют бактерии. Хек поясняет, что капсида самоорганизуется in vitro из смеси пента-и гексамерных капсомеров, состоящих из белка gp5 и протеазы вируса gp4. В результате самоорганизации образуется икосаэдрический интермедиат, Prohead-1, который в природных условиях вызревает за счет активации молекул протеазы. Исследователям удалось зафиксировать фазу роста капсиды просто за счет чрезмерной экспрессии белка gp5.

В результате исследователи смогли получить самый большой вирусный объект, изученный с помощью масс-спектрометрии к настоящему времени. Массы отдельных мономерных субъединиц – строительных блоков оцениваются в 40 килодальтон, в то время, как массы пента- и гексамерных капсомеров составляют 210 и почти 253 килодальтон, соответственно.

Хек отмечает, что исходя из того, что капсида состоит из 420 единиц gp5, масса объекта приближается к 18 мегадальтонам. Экспериментально было получено значение массы 17.942 мегадальтон с точностью плюс/минус 0.004 мегадальтон.

Исследователи предполагают, что модификация метода, как, например, более эффективная десольватация объекта, позволит увеличить разрешение спектрометрии QToF MS и исследовать комплексы белков и другие вирусные частицы с массой 20 мегадальтон с хорошим разрешением.

Ангела Корчелли (Angela Corcelli) из Университета Бари Альдо Моро (Италия), занимающаяся исследованием в близком направлении, отмечает, что масс-спектрометрия неповрежденных биологических образцов, таких как изолированные участки мембран, органеллы и вирусы, представляет собой инновационный аналитический подход, который может дать ценную информацию о функционировании биологических структур.

Источник: Angew. Chem., Int. Ed., 2013, DOI: 10.1002/anie.201210197

метки статьи: #аналитическая химия, #биохимия, #молекулярная биология, #химия полимеров