1. 碰撞诱导解离(Collision-Induced Dissociation, CID)
原理:CID通过使肽段离子与惰性气体(如氮气或氩气)发生碰撞,将动能转化为内能,导致肽键断裂。
碎裂产物:主要产生b系列离子(N端碎片)和y系列离子(C端碎片),这些离子对肽段的氨基酸序列鉴定至关重要。
特点:CID是最常用的碎裂方式,适用于大多数肽段的分析,但可能对某些翻译后修饰(如磷酸化)的肽段产生中性丢失,导致修饰位点信息丢失。
2. 高能碰撞解离(Higher-Energy Collisional Dissociation, HCD)
原理:HCD与CID类似,但使用更高的碰撞能量,通常在轨道阱质谱仪中实现。
碎裂产物:同样主要产生b和y系列离子,但比CID更容易产生低质量端的碎片离子,适合分析较长的肽段或修饰肽段。
特点:HCD的碎裂效率更高,能够产生更多的碎片离子,适合高分辨率质谱分析,但同样可能丢失某些修饰信息。
3. 电子捕获解离(Electron Capture Dissociation, ECD)
原理:ECD通过使多电荷肽段离子捕获低能电子,导致肽链主链的N-Cα键断裂,产生c和z系列离子。
碎裂产物:主要产生c系列离子(N端碎片)和z系列离子(C端碎片)。
特点:ECD能够在不破坏翻译后修饰的情况下碎裂肽段,特别适合分析含有磷酸化、糖基化等修饰的肽段。然而,ECD需要高分辨率的傅里叶变换离子回旋共振质谱(FT-ICR MS)或轨道阱质谱仪,设备成本较高。
4. 电子转移解离(Electron Transfer Dissociation, ETD)
原理:ETD通过使多电荷肽段离子与阴离子(如氟蒽醌)发生电子转移,触发类似ECD的碎裂过程,产生c和z系列离子。
碎裂产物:与ECD类似,主要产生c和z系列离子。
特点:ETD可以在离子阱质谱仪中实现,设备成本较低,适合分析修饰肽段。ETD与CID或HCD结合使用(如ETD-CID或ETD-HCD),可以同时获得b/y和c/z离子,提高序列覆盖率。
5. 其他碎裂方式
紫外光诱导解离(UVPD):通过紫外激光诱导肽段离子解离,能够产生丰富的碎片离子,适合分析复杂修饰的肽段。
混合碎裂方式:如CID-ETD或HCD-ETD,结合不同碎裂方式的优势,提高肽段序列覆盖率。
总结
1.CID和HCD:适用于大多数肽段的常规分析,能够快速提供序列信息,但对修饰肽段的分析能力有限。
2.ECD和ETD:适合分析修饰肽段,能够保留修饰信息,但设备要求较高或需要结合其他碎裂方式使用。
3.混合碎裂方式:结合不同碎裂方式的优势,提高序列覆盖率和修饰位点鉴定的准确性。
在实际应用中,选择合适的碎裂方式需要根据肽段的性质(如长度、电荷状态、修饰情况)以及质谱仪的类型来决定。随着质谱技术的发展,混合碎裂方式和多级质谱分析策略的应用越来越广泛,为蛋白质组学研究提供了更强大的工具。