大家好，关于反向进样Orbitrap质谱仪研制及应用，这周为大家带来一篇最近发表在JASMS上的文章，Development and Evaluation of a Reverse-Entry Ion Source Orbitrap Mass Spectrometry1。文章通讯作者是美国David H. Russell教授。
Native ion mobility-mass spectrometry （IM-MS）在结构生物学中扮演着越来越重要的作用，然而该技术目前主要受限于淌度分辨率以及质谱仪分辨率上。近10年来，Orbitrap质谱仪的分辨率已有了突出猛进的进展，但在与离子淌度谱（IMS）的结合上，尚未有高分辨IM-MS商品化仪器。虽然目前也有一些课题组将IMS装配到Orbitrap上，但是往往会失去原本Orbitrap仪器上的功能。因此，本文作者研制了一个反向进入离子源（REIS）到Orbitrap的HCD池端。即保留了常规的Orbitrap功能，还能为后续引入IMS奠定仪器基础。如图1所示为作者搭建的REIS离子源及其与Orbitrap仪器结合的示意图。
图1. a）REIS离子源及其与Orbitrap Exactive Plus EMR仪器结合的示意图；b）REIS产生的离子经加热毛细管，射频离子漏斗和八级杆离子传输系统进入HCD池的示意图。
如图2所示，不论是传统的正向nESI离子源还是作者研制的反向REIS离子源，均可以获得高质谱分辨率的谱图。证明了该仪器构造并不会影响常规的Orbitrap性能，且REIS所获得的高质谱分辨率，也为后续在此基础上加入IMS奠定了仪器基础。
图2. a）使用常规正向ESI源和b）REIS源获得的Ubiquitin质谱图。
如图3所示，作者比较了未改装前的Orbitrap、Waters Synapt G1和改装后的REIS-Orbitrap仪器用于AmtB膜蛋白的分析结果，即使在C8E4表面活性剂存在下，REIS-Orbitrap依然可以获得与常规Orbitrap接近的谱图分辨率，且远高于Waters Synapt G1。同时REIS源可以保留native状态下的电荷态。
图3. 使用a）和d）未改装前的Orbitrap，b）和e）Waters Synapt G1，c）和f）REIS-Orbitrap用于AmtB膜蛋白分析，以C8E4作为表面活性剂。
此外，作者还比较了REIS-Orbitrap与Waters Synapt G1用于膜蛋白复合物分析，证明了高分辨率在蛋白复合物检测中的重要性。如图4所示，REIS-Orbitrap可以完全分辨率AmtB膜蛋白与POPA（697 Da）、POPS（784 Da）和TMCDL（1285 Da）配体的不同配位数形式（共获得26种蛋白复合物谱峰），最高可有5个脂质分子结合到AmtB蛋白上。而与之相比，Waters Synapt G1则由于分辨率低无法很好地获得具体的结合类型和计量比信息。除了加入三种不同脂质配体，作者还考察了REIS-Orbitrap方法用于AmtB与四种不同脂质分子（POPA、POPE、POPS和TMCDL）的结合形式及计量比（图5），大大拓展了REIS-Orbitrap方法的普适性和在膜蛋白领域的应用前景。
图4. 通过a）REIS-Orbitrap和b）WatersSynapt G1用于AmtB膜蛋白与POPA、POPS和TMCDL三种不同脂质配体的复合物分析。
图5. REIS-Orbitrap用于完全分辨AmtB与四种不同脂质分子（POPA、POPE、POPS和TMCDL）的复合物谱峰，共有45个复合物被检测到。
综上所述，作者首次将REIS离子源搭配到Orbitrap的HCD端，可实现跟常规Orbitrap分析相当的质谱分辨率，为后续搭建IMS-Orbitrap质谱奠定仪器基础，且不失去原本Orbitrap仪器上的功能。
撰稿人：殷志斌
编辑：李惠琳
文章引用：Poltash, M. L.; McCabe, J. W.;Patrick, J. W.; Laganowsky, A.; Russell, D. H. J. Am. Soc. Mass. Spectrom. 2019,30, 192-198.
参考文献
[1] Poltash, M. L.; McCabe, J. W.; Patrick, J. W.; Laganowsky, A.; Russell, D. H. J. Am. Soc. Mass. Spectrom. 2019, 30, 192-198.
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