Redigerer Elektronoverføring dissosiasjon

[[Fil:Bruker Amazon Speed ETD.jpg|miniatyr|Et [[ionefelle]] massespektrometer med elektronoverføring dissosiasjon ]]
[[Fil:Peptide fragmentation.gif|miniatyr|Peptidfragmenteringsnotasjon]]
'''Elektronoverføring dissosiasjon''' (forkortet til '''ETD''' fra engelsk Electron-transfer dissociation) er en metode for [[Fragmentering (massespektrometri)|fragmentering]] av flerladede gassformige makromolekyler i et [[Massespektrometri|massespektrometer]] mellom trinnene i [[tandem massespektrometri]] (MS/MS).<ref>{{Kilde bok|url=https://www.worldcat.org/oclc/132719366|tittel=Fundamentals of contemporary mass spectrometry|etternavn=Dass|fornavn=Chhabil|dato=2007|utgiver=Wiley-Interscience|isbn=978-0-470-11849-8|utgivelsessted=Hoboken, N.J.|side=128|oclc=132719366}}</ref> I likhet med [[elektronfangst dissosiasjon]] induserer ETD fragmentering av store, multiladdede [[kation]]er ved å overføre [[elektron]]er til dem.<ref name=":0">{{Kilde artikkel|tittel=A review of electron-capture and electron-transfer dissociation tandem mass spectrometry in polymer chemistry|publikasjon=Analytica Chimica Acta|doi=10.1016/j.aca.2013.09.033|url=https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S000326701301235X|dato=Januar 2014|fornavn=Gene|etternavn=Hart-Smith|språk=en|bind=808|sider=44–55|besøksdato=2021-04-17}}</ref> ETD brukes mye med [[polymer]]er og biologiske molekyler som [[protein]]er og [[peptid]]er for sekvensanalyse.<ref>{{Kilde artikkel|tittel=Ion Activation Methods for Peptides and Proteins|publikasjon=Analytical Chemistry|doi=10.1021/acs.analchem.5b04563|url=https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.analchem.5b04563|dato=2016-01-05|fornavn=Jennifer S.|etternavn=Brodbelt|serie=1|språk=en|bind=88|sider=30–51|issn=0003-2700|pmc=PMC5553572|pmid=26630359|besøksdato=2021-04-17}}</ref> Overføring av et elektron forårsaker peptid-ryggradspaltning i c- og z-ioner mens labile posttranslasjonelle modifikasjoner (PTM) er intakte.<ref>{{Kilde artikkel|tittel=Tandem Mass Spectrometry for Peptide and Protein Sequence Analysis|publikasjon=BioTechniques|doi=10.2144/05384TE01|url=https://www.future-science.com/doi/10.2144/05384TE01|dato=April 2005|fornavn=Joshua J.|etternavn=Coon|etternavn2=Syka|fornavn2=John E.P.|etternavn3=Shabanowitz|fornavn3=Jeffrey|etternavn4=Hunt|fornavn4=Donald F.|serie=4|språk=en|bind=38|sider=519–523|issn=0736-6205|besøksdato=2021-04-17}}</ref> Teknikken fungerer bare bra for peptid- eller polymerioner med høyere ladningstilstand (z> 2).<ref name=":0" /> Imidlertid, i forhold til [[kollisjonsindusert dissosiasjon]] (CID), er ETD fordelaktig for fragmentering av lengre peptider eller til og med hele proteiner.<ref>{{Kilde artikkel|tittel=Performance Characteristics of Electron Transfer Dissociation Mass Spectrometry|publikasjon=Molecular & Cellular Proteomics|doi=10.1074/mcp.M700073-MCP200|url=https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S1535947620319277|dato=November 2007|fornavn=David M.|etternavn=Good|etternavn2=Wirtala|fornavn2=Matthew|etternavn3=McAlister|fornavn3=Graeme C.|etternavn4=Coon|fornavn4=Joshua J.|serie=11|språk=en|bind=6|sider=1942–1951|besøksdato=2021-04-17}}</ref> Dette gjør teknikken viktig for top-bunn proteomikk. Metoden ble utviklet av Hunt og kollegaer ved [[University of Virginia]].<ref>{{Kilde www|url=https://worldwide.espacenet.com/publicationDetails/biblio?CC=US&NR=7534622&KC=&FT=E&locale=en_EP|tittel=US patent 7534622 - Electron transfer dissociation for biopolymer sequence mass spectrometric analysis|besøksdato=2021-04-17|forfattere=Donald F. Hunt, Joshua J. Coon, John E.P. Syka, Jarrod A. Marto|dato=19.05.2009|verk=}}</ref>

== Historie ==
Elektronfangst dissosiasjon (ECD) ble utviklet i 1998 for å fragmentere store proteiner for massespektrometrisk analyse.<ref>{{Kilde artikkel|tittel=Electron Capture Dissociation of Multiply Charged Protein Cations. A Nonergodic Process|publikasjon=Journal of the American Chemical Society|doi=10.1021/ja973478k|url=https://pubs.acs.org/doi/10.1021/ja973478k|dato=April 1998|fornavn=Roman A.|etternavn=Zubarev|etternavn2=Kelleher|fornavn2=Neil L.|etternavn3=McLafferty|fornavn3=Fred W.|serie=13|språk=en|bind=120|sider=3265–3266|issn=0002-7863|besøksdato=2021-04-17}}</ref> Fordi ECD krever en stor mengde nesten-termiske elektroner (<0,2 eV), ble den opprinnelig brukt utelukkende med [[Fourier-transform ion syklotron resonans|fourier-transform ion syklotron resonans massespektrometri]] (FTICR), den dyreste formen for MS-instrumentering.<ref>{{Kilde artikkel|tittel=Electron capture dissociation of gaseous multiply charged ions by Fourier-transform ion cyclotron resonance|publikasjon=Journal of the American Society for Mass Spectrometry|doi=10.1016/S1044-0305(00)00223-3|url=https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jasms.8b01582|dato=Mars 2001|fornavn=Fred W.|etternavn=McLafferty|etternavn2=Horn|fornavn2=David M.|etternavn3=Breuker|fornavn3=Kathrin|etternavn4=Ge|fornavn4=Ying|etternavn5=Lewis|fornavn5=Mark A.|etternavn6=Cerda|fornavn6=Blas|etternavn7=Zubarev|fornavn7=Roman A.|etternavn8=Carpenter|fornavn8=Barry K.|serie=3|språk=en|bind=12|sider=245–249|issn=1044-0305|besøksdato=2021-04-17}}</ref> Mindre kostbare alternativer som [[Hybrid massespektrometer#Kvadrupol-flyvetid|kvadrupol flyvetid]] (Q-TOF), [[kvadrupol ionefelle]] (QIT) og [[Kvadrupol ionefelle#Lineær ionefelle|lineære kvadrupolionefelle]] (QLT) -instrumenter brukte den mer energiintensive [[Kollisjonsindusert dissosiasjon|kollisjonsinduserte dissosiasjonsmetoden]] (CID), noe som resulterte i tilfeldig fragmentering av peptider og proteiner.<ref>{{Kilde oppslagsverk|tittel=Collision‐Induced Dissociation (CID) of Peptides and Proteins|url=https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0076687905020057|utgiver=Elsevier|oppslagsverk=Methods in Enzymology|dato=2005|besøksdato=2021-04-17|isbn=978-0-12-182807-3|side=148–185|bind=402|doi=10.1016/s0076-6879(05)02005-7|språk=en|fornavn=J.|etternavn=Mitchell Wells}}</ref> I 2004 Syka et al. kunngjorde etableringen av ETD, en dissosieringsmetode som ligner på ECD, men bruker et billig, allment tilgjengelig kommersielt spektrometer. De første ETD-eksperimentene ble kjørt på et QLT-massespektrometer med en [[Elektronsprayionisering|elektrosprayioniseringskilde]] (ESI).<ref name=":1">{{Kilde artikkel|tittel=Peptide and protein sequence analysis by electron transfer dissociation mass spectrometry|publikasjon=Proceedings of the National Academy of Sciences|doi=10.1073/pnas.0402700101|url=http://www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.0402700101|dato=2004-06-29|fornavn=J. E. P.|etternavn=Syka|etternavn2=Coon|fornavn2=J. J.|etternavn3=Schroeder|fornavn3=M. J.|etternavn4=Shabanowitz|fornavn4=J.|etternavn5=Hunt|fornavn5=D. F.|serie=26|språk=en|bind=101|sider=9528–9533|issn=0027-8424|pmc=PMC470779|pmid=15210983|besøksdato=2021-04-17}}</ref>

== Prinsipp for drift ==
Flere trinn er involvert i elektronoverføring dissosiasjon. Vanligvis skilles først en proteinblanding ved hjelp av [[Væskekromatografi|høyytelses væskekromatografi]] (HPLC). Deretter multipliserte protonerte forløpermolekyler genereres ved elektrosprayionisering og injiseres i massespektrometeret. (Bare molekyler med en ladning på 2+ eller mer kan brukes i ETD.) For at et elektron skal overføres til de positive forløpermolekylene, genereres radikale anioner og settes i [[ionefelle]]n med dem. Under ion/ion-reaksjonen overføres et elektron til det positivt ladede proteinet eller peptidet, og forårsaker fragmentering langs peptidrygraden. Til slutt blir de resulterende fragmentene masseanalysert.<ref name=":2">{{Kilde artikkel|tittel=Electron transfer dissociation mass spectrometry in proteomics|publikasjon=PROTEOMICS|doi=10.1002/pmic.201100517|url=http://doi.wiley.com/10.1002/pmic.201100517|dato=Februar 2012|fornavn=Min-Sik|etternavn=Kim|etternavn2=Pandey|fornavn2=Akhilesh|serie=4-5|språk=en|bind=12|sider=530–542|pmc=PMC3664229|pmid=22246976|besøksdato=2021-04-17}}</ref>

=== Forberedelse av radikale anioner ===
I de opprinnelige ETD-eksperimentene ble [[antracen]] (C<sub>14</sub>H<sub>10</sub>) brukt til å generere reaktive radikale anioner gjennom negativ [[kjemisk ionisering]].<ref name=":1" /> Flere [[Polysykliske aromatiske hydrokarboner|polysykliske aromatiske hydrokarbonmolekyler]] har blitt brukt i påfølgende eksperimenter, med fluoranten som for tiden er det foretrukne reagenset.<ref>{{Kilde artikkel|tittel=Analysis of phosphorylation sites on proteins from Saccharomyces cerevisiae by electron transfer dissociation (ETD) mass spectrometry|publikasjon=Proceedings of the National Academy of Sciences|doi=10.1073/pnas.0607084104|url=http://www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.0607084104|dato=2007-02-13|fornavn=A.|etternavn=Chi|etternavn2=Huttenhower|fornavn2=C.|etternavn3=Geer|fornavn3=L. Y.|etternavn4=Coon|fornavn4=J. J.|etternavn5=Syka|fornavn5=J. E. P.|etternavn6=Bai|fornavn6=D. L.|etternavn7=Shabanowitz|fornavn7=J.|etternavn8=Burke|fornavn8=D. J.|etternavn9=Troyanskaya|fornavn9=O. G.|serie=7|språk=en|bind=104|sider=2193–2198|issn=0027-8424|pmc=PMC1892997|pmid=17287358|besøksdato=2021-04-17}}</ref> Fluoranten har bare omtrent 40% effektivitet i elektronoverføring, men andre molekyler med lav elektronaffinitet blir undersøkt.<ref name=":2" />

=== Injeksjon og fragmentering ===
[[Fil:ETD cartoon.tiff|miniatyr|Multiladet forløperion reagerer med radikalanionet]]
[[Fil:ETD Fragmentation.tiff|miniatyr|Protein- eller peptidradikale kationfragmenter i c-ion og z-ion]]
Når forløperkationene (proteiner eller peptider) og radikale anioner kombineres i ionefellen, overføres et elektron til det flerladede kationet. Dette danner en ustabil positiv radikal kation med en mindre positiv ladning og et elektron.<ref>{{Kilde www|url=https://nationalmaglab.org/user-facilities/icr/techniques/electron-transfer-dissociation|tittel=Electron Transfer Dissociation - MagLab|besøksdato=2021-04-17|språk=en-GB|verk=nationalmaglab.org}}</ref> Fragmentering finner sted langs peptidryggraden ved en N-Cα-binding, noe som resulterer i fragmentioner av c- og z-typen.<ref name=":3">{{Kilde artikkel|tittel=Electron-based fragmentation methods in mass spectrometry: An overview: ExD IN MS|publikasjon=Mass Spectrometry Reviews|doi=10.1002/mas.21482|url=http://doi.wiley.com/10.1002/mas.21482|dato=Januar 2017|fornavn=Yulin|etternavn=Qi|etternavn2=Volmer|fornavn2=Dietrich A.|serie=1|språk=en|bind=36|sider=4–15|besøksdato=2021-04-17}}</ref>

=== Masseanalysering ===
Fragmentering forårsaket av ETD gjør det mulig å oppnå mer fullstendig informasjon om proteinsekvenser fra ETD-spektre enn fra CID-tandem massespektrometri. Fordi mange peptid-ryggrad c- og z-type ioner oppdages, kan nesten fullstendig sekvensdekning av mange peptider skilles fra ETD-fragmenteringsspektre.<ref>{{Kilde artikkel|tittel=Application of electron transfer dissociation mass spectrometry in analyses of non-enzymatically glycated peptides|publikasjon=Rapid Communications in Mass Spectrometry|doi=10.1002/rcm.2884|url=http://doi.wiley.com/10.1002/rcm.2884|dato=2007-03-15|fornavn=Qibin|etternavn=Zhang|etternavn2=Frolov|fornavn2=Andrej|etternavn3=Tang|fornavn3=Ning|etternavn4=Hoffmann|fornavn4=Ralf|etternavn5=van de Goor|fornavn5=Tom|etternavn6=Metz|fornavn6=Thomas O.|etternavn7=Smith|fornavn7=Richard D.|serie=5|språk=en|bind=21|sider=661–666|pmc=PMC2731431|pmid=17279487|besøksdato=2021-04-17}}</ref> Sekvenser av 15-40 aminosyrer ved både N-enden og C-enden av proteinet kan leses ved hjelp av [[Masse-til-ladningsforhold|masse-til-ladningsverdier]] for de enkelt og dobbeltladede ionene. Disse sekvensene, sammen med den målte massen av det intakte proteinet, kan sammenlignes med databaseoppføringer for kjente proteiner og for å avsløre endringer etter translasjon.<ref>{{Kilde artikkel|tittel=Analysis of intact proteins on a chromatographic time scale by electron transfer dissociation tandem mass spectrometry|publikasjon=International Journal of Mass Spectrometry|doi=10.1016/j.ijms.2006.09.030|url=https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S1387380606004477|dato=Januar 2007|fornavn=An|etternavn=Chi|etternavn2=Bai|fornavn2=Dina L.|etternavn3=Geer|fornavn3=Lewis Y.|etternavn4=Shabanowitz|fornavn4=Jeffrey|etternavn5=Hunt|fornavn5=Donald F.|serie=1-3|språk=en|bind=259|sider=197–203|pmc=PMC1826913|pmid=17364019|besøksdato=2021-04-17}}</ref>

== Instrumentelt ==
[[Fil:LTQ schematic.tiff|miniatyr|Skjematisk diagram over LTQ med ETD]]
[[Fil:Bruker HCT-schematicJune2008.PNG|miniatyr|Bruker høykapasitet ionefelle med ETD (skjematisk diagram)]]
Elektronoverføringsdissosiasjon finner sted i et [[ionefelle]]-massespektrometer med en [[Elektronsprayionisering|elektrosprayioniseringskilde]]. De første ETD-eksperimentene ved University of Virginia benyttet en radiofrekvens kvadrupol lineær ionefelle (LQT) modifisert med en kjemisk ioniseringskilde (CI) på baksiden av instrumentet (se diagrammet til høyre).<ref name=":1" /> Fordi et spektrum kan oppnås i omtrent 300 millisekunder, blir [[væskekromatografi]] ofte koblet med ETD MS/MS.<ref name=":2" /> Ulempen med å bruke LQT er at masseoppløsningseffekten er mindre enn for andre massespektrometre.<ref name=":3" />

Senere studier har prøvd andre instrumenter for å forbedre masseoppløsningen. Å ha en negativ CI-kilde på baksiden av instrumentet forstyrret høyoppløsningsanalysatoren i LQT-Orbitrap og kvadrupol flyvetid (QTOF), så alternative ioniseringsmetoder for radikale anioner har blitt introdusert.<ref name=":2" />

I 2006 brukte en gruppe ved [[Purdue University]], ledet av Scott McLuckey, et kvadrupol/flyvetid  (QqTOF) tandem massespektrometer med pulserende nano-ESI / APCI-dobbelt ioniseringskilde ved bruk av radikale anioner på 1,3- dinitrobenzen som elektrondonor.<ref>{{Kilde artikkel|tittel=Implementation of Ion/Ion Reactions in a Quadrupole/Time-of-Flight Tandem Mass Spectrometer|publikasjon=Analytical Chemistry|doi=10.1021/ac0606296|url=https://pubs.acs.org/doi/10.1021/ac0606296|dato=Juni 2006|fornavn=Yu|etternavn=Xia|etternavn2=Chrisman|fornavn2=Paul A.|etternavn3=Erickson|fornavn3=David E.|etternavn4=Liu|fornavn4=Jian|etternavn5=Liang|fornavn5=Xiaorong|etternavn6=Londry|fornavn6=Frank A.|etternavn7=Yang|fornavn7=Min J.|etternavn8=McLuckey|fornavn8=Scott A.|serie=12|språk=en|bind=78|sider=4146–4154|issn=0003-2700|pmc=PMC2575740|pmid=16771545|besøksdato=2021-04-17}}</ref> Senere tilpasset et laboratorium ved [[University of Wisconsin]] et hybrid kvadrupol lineær ionefelle-orbitrap massespektrometer for å bruke ETD. Denne metoden brukte også en frontend-ioniseringsmetode for radikale anioner av 9-antracenkarboksylsyre via pulserte doble ESI-kilder.<ref>{{Kilde artikkel|tittel=Implementation of Electron-Transfer Dissociation on a Hybrid Linear Ion Trap−Orbitrap Mass Spectrometer|publikasjon=Analytical Chemistry|doi=10.1021/ac070020k|url=https://pubs.acs.org/doi/10.1021/ac070020k|dato=Mai 2007|fornavn=Graeme C.|etternavn=McAlister|etternavn2=Phanstiel|fornavn2=Doug|etternavn3=Good|fornavn3=David M.|etternavn4=Berggren|fornavn4=W. Travis|etternavn5=Coon|fornavn5=Joshua J.|serie=10|språk=en|bind=79|sider=3525–3534|issn=0003-2700|pmc=PMC2662514|pmid=17441688|besøksdato=2021-04-17}}</ref>

Ettersom ETD blir stadig mer populært for analyse av protein- og peptidstrukturer, fortsetter implementeringen på lett tilgjengelige ionefelle massespektrometere kombinert med høyoppløselige masseanalysatorer.<ref>{{Kilde artikkel|tittel=Principles of electron capture and transfer dissociation mass spectrometry applied to peptide and protein structure analysis|publikasjon=Chemical Society Reviews|doi=10.1039/c3cs35477f|url=http://xlink.rsc.org/?DOI=c3cs35477f|dato=2013|fornavn=Konstantin O.|etternavn=Zhurov|etternavn2=Fornelli|fornavn2=Luca|etternavn3=Wodrich|fornavn3=Matthew D.|etternavn4=Laskay|fornavn4=Ünige A.|etternavn5=Tsybin|fornavn5=Yury O.|serie=12|språk=en|bind=42|sider=5014|issn=0306-0012|besøksdato=2021-04-17}}</ref>

== Applikasjoner ==

=== Proteomikk ===
ETD er mye brukt i analysen av protein og store peptider. Viktige endringer etter translasjon, inkludert fosforylering, glykosylering og disulfidbindinger, analyseres alle ved hjelp av ETD.<ref>{{Kilde artikkel|tittel=Application of electron transfer dissociation (ETD) for the analysis of posttranslational modifications|publikasjon=PROTEOMICS|doi=10.1002/pmic.200800329|url=http://doi.wiley.com/10.1002/pmic.200800329|dato=November 2008|fornavn=Julia|etternavn=Wiesner|etternavn2=Premsler|fornavn2=Thomas|etternavn3=Sickmann|fornavn3=Albert|serie=21|språk=en|bind=8|sider=4466–4483|besøksdato=2021-04-17}}</ref>

=== Polymerkjemi ===
Selv om MS-baserte analyser av polymerer i stor grad er utført ved bruk av en-trinns MS, har tandem MS også blitt brukt til å karakterisere polymerkomponenter. CID er den vanligste metoden for dissosiasjon som brukes, men ETD har blitt brukt som en komplementær metode. Unike obligasjonsspaltninger som følge av ETD gir verdifull diagnostisk informasjon.<ref name=":0" />

== Referanser ==
<references />
{{Massespektrometri}}

{{Autoritetsdata}}

[[Kategori:Massespektrometri]]