टेंडेम मास स्पेक्ट्रोमेट्री

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टाइम-ऑफ-फ्लाइट हाइब्रिड टेंडेम मास स्पेक्ट्रोमीटर।

अग्रानुक्रम मास स्पेक्ट्रोमेट्री, जिसे MS/MS या MS के रूप में भी जाना जाता है, वाद्य विश्लेषण में एक तकनीक है जहां दो या दो से अधिक मास स्पेक्ट्रोमेट्री को रासायनिक उदाहरण का विश्लेषण करने की उनकी क्षमताओं को बढ़ाने के लिए अतिरिक्त प्रतिक्रिया चरण का उपयोग करके एक साथ जोड़ा जाता है।[1] अग्रानुक्रम MS का सामान्य उपयोग प्रोटीन और पेप्टाइड्स जैसे जैव अणुओं का विश्लेषण है।

किसी दिए गए उदाहरण के अणु ईओणित होते हैं और पहला स्पेक्ट्रोमीटर (निर्दिष्ट MS1) इन ईओणों को उनके मास-से-आवेश अनुपात (प्रायः m/z या m/Q के रूप में दिया जाता है) द्वारा अलग करता है। MS1 से आने वाले एक विशेष m/z-अनुपात के ईओणों का चयन किया जाता है और फिर उन्हें छोटे विखंडन वाले ईओणों जैसे टकराव-प्रेरित पृथक्करण, ईओण-अणु प्रतिक्रिया, या फोटोपृथक्करण में विभाजित किया जाता है फिर इन अंशों को दूसरे मास स्पेक्ट्रोमीटर (MS2) में डाला जाता है, जो बदले में टुकड़ों को उनके m/z-अनुपात से अलग करता है और उनका पता लगाता है। विखंडन चरण नियमित मास स्पेक्ट्रोमीटर में बहुत समान एम/जेड-अनुपात वाले ईओणों को पहचानना और अलग करना संभव बनाता है।

संरचना

विशिष्ट अग्रानुक्रममास स्पेक्ट्रोमेट्री इंस्ट्रूमेंटेशन व्यवस्था में ट्रिपल क्वाड्रुपोल मास स्पेक्ट्रोमीटर (QqQ), मल्टी-सेक्टर मास स्पेक्ट्रोमीटर, क्वाड्रुपोल-टाइम ऑफ फ्लाइट (Q-TOF), फूरियर ट्रांसफॉर्म ईओण साइक्लोट्रॉन रेजोनेंस मास स्पेक्ट्रोमीटर और हाइब्रिड मास स्पेक्ट्रोमीटर सम्मिलित हैं।

ट्रिपल क्वाड्रुपोल मास स्पेक्ट्रोमीटर

ट्रिपल क्वाड्रुपोल मास स्पेक्ट्रोमीटर मास फिल्टर के रूप में पहले और तीसरे क्वाड्रुपोल का उपयोग करते हैं। जब विश्लेषण दूसरे चतुर्भुज से गुजरते हैं, तो विखंडन गैस के साथ टकराव के माध्यम से आगे बढ़ता है।

चौगुना-उड़ान का समय (क्यू-टीओएफ)

क्यू-टीओएफ मास स्पेक्ट्रोमीटर टीओएफ और क्वाड्रुपोल उपकरणों को जोड़ता है, जो उत्पाद ईओणों के लिए उच्च मास सटीकता, सटीक मात्रा क्षमता और विखंडन प्रयोग प्रयोज्यता का कारण बनता है। यह मास स्पेक्ट्रोमेट्री का एक तरीका है जो ईओण विखंडन (एम/जेड) अनुपात उड़ान माप के समय के माध्यम से निर्धारित किया जाता है।

हाइब्रिड मास स्पेक्ट्रोमीटर

हाइब्रिड मास स्पेक्ट्रोमीटर में दो से अधिक मास विश्लेषक होते हैं।

उपकरण

टैंडेम मास स्पेक्ट्रोमेट्री की योजनाबद्ध

मास विश्लेषण पृथक्करण के कई चरणों को स्थान में अलग किए गए व्यक्तिगत मास स्पेक्ट्रोमीटर तत्वों के साथ या समय में अलग किए गए MS चरणों के साथ एकल मास स्पेक्ट्रोमीटर का उपयोग करके पूरा किया जा सकता है। स्थान में अग्रानुक्रम मास स्पेक्ट्रोमेट्री के लिए, विभिन्न तत्वों को प्रायः शॉर्टहैंड में नोट किया जाता है, जिससे उपयोग किए जाने वाले मास चयनकर्ता का प्रकार दिया जाता है।

रिक्ष में अग्रानुक्रम

ट्रिपल क्वाड्रुपोल डायग्राम; और स्थान में अग्रानुक्रम मास स्पेक्ट्रोमेट्री का उदाहरण

स्थान में अग्रानुक्रम मास स्पेक्ट्रोमेट्री में, पृथक्करण तत्व भौतिक रूप से वियुक्त और अलग होते हैं, यद्यपि उच्च निर्वात बनाए रखने के लिए तत्वों के बीच एक भौतिक संबंध होता है। ये तत्व सेक्टर,ट्रांसमिशन क्वाड्रुपोल, या उड़ान का समय हो सकते हैं। एकाधिक चतुष्कोणों का उपयोग करते समय, वे मास विश्लेषक और टकराव कक्ष दोनों के रूप में कार्य कर सकते हैं।

मास विश्लेषक के लिए सामान्य संकेतन Q - क्वाड्रुपोल मास विश्लेषक है, q - आकाशवाणी आवृति टकराव चौगुनी, TOF - टाइम-ऑफ-फ्लाइट मास विश्लेषक, B - चुंबकीय क्षेत्र और E - विद्युत क्षेत्र है। विभिन्न हाइब्रिड उपकरणों को इंगित करने के लिए संकेतन उदाहरण के लिए QqQ' - ट्रिपल क्वाड्रुपोल मास स्पेक्ट्रोमीटर हैं, QTOF - क्वाड्रुपोल टाइम-ऑफ-फ्लाइट मास स्पेक्ट्रोमीटर (QqTOF भी) हैं और BEBE - चार-सेक्टर (रिवर्स ज्योमेट्री) मास स्पेक्ट्रोमीटर को जोड़ा जा सकता है।

समय में अग्रानुक्रम

ईओण ट्रैप मास स्पेक्ट्रोमीटर टाइम इंस्ट्रूमेंट में अग्रानुक्रममास स्पेक्ट्रोमेट्री का एक उदाहरण है।

समय पर अग्रानुक्रम मास स्पेक्ट्रोमेट्री करने से, एक ही स्थान पर फंसे ईओणों के साथ पृथक्करण पूरा किया को जाता है, जिसमें समय के साथ कई पृथक्करण चरण होते हैं। इस तरह के विश्लेषण के लिए क्वाड्रुपोल ईओण जाल या फूरियर रूपांतरण ईओण द्विताणुत्वर अनुनाद (फूरियर ट्रांसफॉर्म ईओण साइक्लोट्रॉन रेज़ोनेंस)(FTICR) उपकरण का उपयोग किया जा सकता है।[2] प्रपाशन उपकरण विश्लेषण के कई चरण निष्पादित कर सकते हैं, जिसे कभी-कभी MSn (MS से N) कहा जाता है।[3] प्रायः चरणों की संख्या, n इंगित नहीं की जाती है, लेकिन कभी-कभी मान निर्दिष्ट किया जाता है, उदाहरण के लिए MS3 पृथक्करण के तीन चरणों को इंगित करता है।

समय के साथ मिलकर MS उपकरण अगले वर्णित प्रणाली का उपयोग नहीं करते हैं, लेकिन सामान्यतः संपूर्ण स्पेक्ट्रम के पूर्ववर्ती ईओण अवलोकन करना और मूल ईओण अवलोकन करना से सम्पूर्ण जानकारी एकत्र करते हैं। प्रत्येक वाद्य विन्यास सामूहिक पहचान की एक अद्वितीय विधा का उपयोग करता है।

स्थान MS/MS प्रणाली में अग्रानुक्रम

जब अग्रानुक्रम MS स्थान बनावट के साथ निष्पादित किया जाता है, तो उपकरण को विभिन्न प्रकार में से एक में काम करना चाहिए। कई अलग-अलग अग्रानुक्रम MS/MS प्रायोगिक व्यवस्था हैं और प्रत्येक प्रकार के अपने अनुप्रयोग हैं और विभिन्न जानकारी प्रदान करते हैं। स्थान में अग्रानुक्रम MS दो उपकरण घटकों के युग्मन का उपयोग करता है जो समान मास स्पेक्ट्रम श्रेणी को मापते हैं लेकिन स्थान में उनके बीच नियंत्रित अंशांकन के साथ, जबकि समय में अग्रानुक्रम MS में ईओण जाल का उपयोग सम्मिलित होता है।

MS/MS का उपयोग करते हुए चार मुख्य अवलोकन पूर्ववर्ती ईओण अवलोकन करना, उत्पाद ईओण अवलोकन करना, उदासीन क्षति अवलोकन करना और चयनित प्रतिक्रिया निगरानी का प्रयोग संभव हैं।

पूर्ववर्ती ईओण अवलोकन करने के लिए, उत्पाद ईओण को दूसरे मास विश्लेषक में चुना जाता है, और पूर्ववर्ती मास को पहले मास विश्लेषक में अवलोकन किया जाता है। ध्यान दें कि पूर्ववर्ती ईओण[4] मूल ईओण [5] और उत्पाद ईओण[6] पुत्री ईओण का पर्याय है;[7] यद्यपि इन मानवरूपी शब्दों के उपयोग को हतोत्साहित किया जाता है।[8][9]

उत्पाद ईओण अवलोकन में, पहले चरण में एक पूर्ववर्ती ईओण का चयन किया जाता है, जिसे विखंडित करने की अनुमति दी जाती है और फिर सभी परिणामी मासों को दूसरे मास विश्लेषक में अवलोकन किया जाता है और दूसरे मास विश्लेषक के बाद स्थित संसूचक में पता लगाया जाता है। यह प्रयोग सामान्यतः अग्रानुक्रम MS द्वारा परिमाणीकरण के लिए उपयोग किए जाने वाले संक्रमणों की पहचान करने के लिए किया जाता है।

उदासीन क्षति अवलोकन में, पहला मास विश्लेषक सभी मास का अवलोकन करता है। दूसरा मास विश्लेषक भी पहले मास विश्लेषक से एक समूह समायोजन पर अवलोकन करता है, लेकिन ।[10] यह समायोजन एक उदासीन क्षति से मेल खाता है जो सामान्यतः यौगिकों के वर्ग के लिए लिए देखा जाता है। निरंतर-उदासीन-क्षति अवलोकन में, निर्दिष्ट सामान्य उदासीन के क्षति से गुजरने वाले सभी पूर्ववर्तीों की निगरानी की जाती है। इस जानकारी को प्राप्त करने के लिए, दोनों मास विश्लेषक को एक साथ अवलोकन किया जाता हैं, लेकिन मास समायोजन के साथ जो निर्दिष्ट उदासीन मास से संबंधित होता है। पूर्ववर्ती-ईओण अवलोकन के समान, यह तकनीक एक मिश्रण में निकट संबंधी यौगिकों के वर्ग की चयनात्मक पहचान में भी उपयोगी है।

चयनित प्रतिक्रिया निगरानी में, दोनों मास विश्लेषक एक चयनित मास पर समूह होते हैं। यह प्रणाली MS प्रयोगों के लिए चयनित ईओण निगरानी के अनुरूप है। एक चयनात्मक विश्लेषण प्रणाली, जो संवेदनशीलता को बढ़ा सकता है।[11]

विखंडन

Main article: Fragmentation (chemistry)

मास स्पेक्ट्रोमेट्री को अग्रानुक्रमित करने के लिए गैस-चरण ईओणों का विखंडन आवश्यक है और मास विश्लेषण के विभिन्न चरणों के बीच होता है। ईओणों को खंडित करने के लिए कई विधियों का उपयोग किया जाता है और इनके परिणामस्वरूप विभिन्न प्रकार के विखंडन हो सकते हैं और इस प्रकार अणु की संरचना और संरचना के विषय में अलग-अलग जानकारी मिलती है।

स्रोत में विखंडन

प्रायः,ईओणीकरण प्रक्रिय इतनी तीव्र होती है कि परिणामी ईओणों को पर्याप्त आंतरिक ऊर्जा के साथ मास स्पेक्ट्रोमीटर के भीतर टुकड़े करने के लिए छोड़ दिया जाता है। यदि उत्पाद ईओण स्वतः-पृथक्करण से पहले मध्यम समय के लिए अपने अतिरिक्त-संतुलन अवस्था में बने रहते हैं, तो इस प्रक्रिया को मेटास्टेबल विखंडन कहा जाता है।[12] नोजल-स्किमर विखंडन सामान्यतः इलेक्ट्रोस्प्रे ईओणीकरण आधारित उपकरणों पर नोजल-स्किमर क्षमता को बढ़ाकर स्रोत में विखंडन के उद्देश्यपूर्ण प्रेरण को संदर्भित करता है। यद्यपि स्रोत में विखंडन विखंडन विश्लेषण के लिए अनुमति देता है, यह तकनीकी रूप से अग्रानुक्रम मास स्पेक्ट्रोमेट्री नहीं है जब तक कि स्वतः- पृथक्करण से पहले मेटास्टेबल ईओणों का बड़े पैमाने पर विश्लेषण चयन नहीं किया जाता है और परिणामी टुकड़ों पर विश्लेषण का दूसरा चरण नहीं किया जाता है। स्रोत में विखंडन का उपयोग एन्हांस्ड स्रोत फ्रैगमेंटेशन एनोटेशन (ईआईएसए) तकनीक के उपयोग के माध्यम से अग्रानुक्रम मास स्पेक्ट्रोमेट्री के बदले में किया जा सकता है, जो विखंडन उत्पन्न करता है जो सीधे मास स्पेक्ट्रोमेट्री डेटा से मेल खाता है।[13]EISA द्वारा देखे गए अंशों में पारंपरिक टुकड़ों की तुलना में उच्च संकेत तीव्रता होती है जो अग्रानुक्रम मास स्पेक्ट्रोमीटर की टकराव कोशिकाओं में क्षति का सामना करते हैं।[14] EISA MS1 मास विश्लेषक जैसे टाइम-ऑफ-फ्लाइट और एकल क्वाड्रुपोल इंस्ट्रूमेंट्स पर विखंडन डेटा अधिअधिकृत को सक्षम बनाता है। छद्म MS3 -प्रकार के विखंडन के दो चरणों की अनुमति देने के लिए स्रोत में विखंडन का उपयोग प्रायः अग्रानुक्रम मास स्पेक्ट्रोमेट्री (डाक-स्रोत विखंडन के साथ) के अतिरिक्त किया जाता है।[15]

टकराव-प्रेरित पृथक्करण

डाक-स्रोत विखंडन प्रायः मास स्पेक्ट्रोमेट्री प्रयोग में उपयोग किया जा रहा है। ऊर्जा को ईओणों में भी जोड़ा जा सकता है, जो सामान्यतः पहले कंपन, उदासीन परमाणुओं या अणुओं के साथ डाक-स्रोत टकराव के माध्यम से, विकिरण का अवशोषण, या गुणा आवेशित ईओण द्वारा एक इलेक्ट्रॉन के हस्तांतरणके माध्यम से उत्तेजित होते हैं। टकराव-प्रेरित पृथक्करण (CID), जिसे संपार्श्विक रूप से सक्रिय पृथक्करण (CAD) भी कहा जाता है, में गैस चरण में एक उदासीन परमाणु या अणु के साथ ईओण की टकराव और ईओण के बाद के पृथक्करण सम्मिलित हैं।[16][17] उदाहरण के लिए विचार करें

जहाँ ईओण AB+ उदासीन प्रजाति M से टकराता है और बाद में अलग हो जाता है। इस प्रक्रिया का विवरण टकराव सिद्धांत द्वारा वर्णित है। विभिन्न वाद्य विन्यास के कारण, CID के दो मुख्य प्रकार संभव हैं: (i) बीम-प्रकार (जिसमें पूर्ववर्ती ईओण उड़ान के दौरान खंडित होते हैं)[18] और (ii) ईओण जाल-प्रकार (जिसमें पूर्ववर्ती ईओण पहले फंस जाते हैं, और फिर खंडित हो जाते हैं)।[19][20]

CID विखंडन का एक तीसरा और नवीनतम प्रकार उच्च-ऊर्जा संपार्श्विक पृथक्करण (HCD) है। एचसीडी एक सीआईडी ​​तकनीक है जो ऑर्बिट्रप मास स्पेक्ट्रोमीटर के लिए विशिष्ट है जिसमें विखंडन ईओण ट्रैप के बाहर होता है,[21][22] यह एचसीडी सेल में होता है (ईओण रूटिंग मल्टीपोल नाम के कुछ उपकरणों में)।[23] HCD एक जाल-प्रकार का विखंडन है जिसे बीम-प्रकार की विशेषताओं के लिए दिखाया गया है।[24][25] स्वतंत्र रूप से उपलब्ध बड़े पैमाने पर उच्च रिज़ॉल्यूशन के अग्रानुक्रम मास स्पेक्ट्रोमेट्री डेटाबेस उपस्थिति हैं (उदाहरण के लिए प्रायोगिक CID MS / MS डेटा के साथ प्रत्येक 850,000 आणविक मानकों के साथ मेटलिन),[26] और सामान्यतः छोटे अणु पहचान की सुविधा के लिए उपयोग किया जाता है।

इलेक्ट्रॉन अधिकृत और स्थानांतरण विधियाँ

जब एक इलेक्ट्रॉन को एक बहु आवेशित ईओण में स्थानांतरित या उसके अधिकृत कर लिया जाता है तो निकलने वाली ऊर्जा विखंडन को प्रेरित कर सकती है।

[[इलेक्ट्रॉन-अधिकृत पृथक्करण]]

यदि एक इलेक्ट्रॉन को बहु आवेशित धनात्मक ईओण में जोड़ा जाता है, तो कूलम्ब ऊर्जा मुक्त हो जाता है। एक मुक्त इलेक्ट्रॉन को जोड़ने को इलेक्ट्रॉन-अधिकृत पृथक्करण (ECD) कहा जाता है, [27] और इसे इसके द्वारा दर्शाया जाता है,[27]

एक बहुगुणित प्रोटोनेटेड अणु M के लिए।

इलेक्ट्रॉन-स्थानांतरण पृथक्करण

ईओण-ईओण प्रतिक्रिया के माध्यम से एक इलेक्ट्रॉन को जोड़ने को इलेक्ट्रॉन-स्थानांतरण पृथक्करण (ETD) कहा जाता है।[28][29] इलेक्ट्रॉन-अधिकृत पृथक्करण के समान, ETD इलेक्ट्रॉनों को स्थानांतरित करके धनायनों (जैसे पेप्टाइड्स या प्रोटीन) के विखंडन को प्रेरित करता है। इसका आविष्कार वर्जीनिया विश्वविद्यालय में डोनाल्ड एफ हंट, जोशुआ कून, जॉन ईपी साइका और जारोड मार्टो ने किया था।[30]

ETD मुक्त इलेक्ट्रॉनों का उपयोग नहीं करता है, लेकिन इस उद्देश्य के लिए तत्त्वरूप ईओणों (जैसे एन्थ्रेसीन या एज़ोबेंजीन) को नियोजित करता है:

जहां A ईओण है।[31]

ETD पेप्टाइड बैकबोन (c और z ईओणों) के साथ बेतरतीब ढंग से टूट जाता है जबकि साइड चेन और फॉस्फोराइलेशन जैसे संशोधनों संशोधन बरकरार रहते हैं तकनीक केवल उच्च आवेश वाले अवस्था ईओणों (z>2) ​​के लिए अच्छी तरह से काम करती है, यद्यपि टकराव-प्रेरित पृथक्करण (CID) के सापेक्ष, ETD लंबे पेप्टाइड्स या यहां तक ​​कि संपूर्ण प्रोटीन के विखंडन के लिए फायदेमंद है। यह तकनीक को टॉप-डाउन प्रोटिओमिक्स के लिए महत्वपूर्ण बनाता है। ईसीडी की तरह,ईटीडी फॉस्फोराइलेशन जैसे संशोधनों के साथ पेप्टाइड्स के लिए प्रभावी है।[32]

इलेक्ट्रॉन-स्थानांतरण और उच्च-ऊर्जा टकराव पृथक्करण (ईटीएचसीडी) ईटीडी और एचसीडी का एक संयोजन है जहाँ पेप्टाइड पूर्ववर्ती को शुरू में एक रैखिक ईओण ट्रैप में फ्लोरांथीन ईओणों के साथ ईओण / ईओण प्रतिक्रिया के अधीन किया जाता है, जो c- और z- ईओण उत्पन्न करता है।[28][33] दूसरे चरण में ऑर्बिट्रप विश्लेषक में अंतिम विश्लेषण से पहले बी- और वाई-ईओण उत्पन्न करने के लिए सभी ईटीडी व्युत्पन्न ईओणों पर एचसीडी ऑल-ईओण विखंडन लागू किया जाता है।[21]यह विधि ईओण उत्पन्न करने के लिए दोहरे विखंडन को नियोजित करती है- और इस प्रकार पेप्टाइड अनुक्रमण और अनुवाद के बाद का संशोधन स्थानीयकरण के लिए डेटा-समृद्ध MS/MS स्पेक्ट्रा का उपयोग करती है।[34]

नकारात्मक इलेक्ट्रॉन-हस्तांतरण पृथक्करण

विखंडन एक अवक्षेपित प्रजाति के साथ भी हो सकता है, जिसमें एक इलेक्ट्रॉन को एक नकारात्मक इलेक्ट्रॉन हस्तांतरण पृथक्करण (NETD) में प्रजातियों से एक धनायनित अभिकर्मक में स्थानांतरित किया जाता है:[35]

इस स्थानांतरण घटना के बाद, इलेक्ट्रॉन की कमी वाले ईओण आंतरिक पुनर्व्यवस्था और विखंडन (मास स्पेक्ट्रोमेट्री) से गुजरते हैं। NETD इलेक्ट्रॉन-अलगाव पृथक्करण (EDD) का ईओण/ईओण एनालॉग है।

NETD Cα-C संबंध पर आधार के साथ पेप्टाइड और प्रोटीन को खंडित करने के साथ संगत है। परिणामी टुकड़े सामान्यतः पर a- और x-प्रकार के उत्पाद आयन होते हैं।

इलेक्ट्रॉन-अनासक्ति पृथक्करण

इलेक्ट्रॉन-अनासक्ति पृथक्करण (EDD) मास स्पेक्ट्रोमेट्री में ईओणिक प्रजातियों को खंडित करने की एक विधि है।[36] यह इलेक्ट्रॉन अधिकृत पृथक्करण के लिए एक नकारात्मक काउंटर प्रणाली के रूप में कार्य करता है। मध्यम गतिज ऊर्जा के इलेक्ट्रॉनों के साथ विकिरण द्वारा नकारात्मक रूप से आवेशित ईओण सक्रिय होते हैं। इसका परिणाम मूल आयनिक अणु से इलेक्ट्रॉनों का निष्कासन है, जो पुनर्संयोजन के माध्यम से पृथक्करण का कारण बनता है।

चार्ज-स्थानांतरण पृथक्करण

सकारात्मक रूप से चार्ज किए गए पेप्टाइड्स और धनायनित अभिकर्मकों के बीच प्रतिक्रिया,[37] जिसे चार्ज ट्रांसफर पृथक्करण (सीटीडी) के रूप में भी जाना जाता है,[38]को हाल ही में कम-चार्ज स्थिति (1+ या 2+) पेप्टाइड्स के लिए एक वैकल्पिक उच्च-ऊर्जा विखंडन मार्ग के रूप में प्रदर्शित किया गया है। अभिकर्मक के रूप में हीलियम धनायनों का उपयोग करते हुए CTD का प्रस्तावित तंत्र है:

प्रारंभिक रिपोर्टें हैं कि CTD पेप्टाइड्स के बैकबोन Cα-C बॉन्ड क्लीवेज का कारण बनता है और a•- और x-प्रकार के उत्पाद आयन प्रदान करता है।

फोटोपृथक्करण

पृथक्करण के लिए आवश्यक ऊर्जा को फोटॉन अवशोषण द्वारा जोड़ा जा सकता है, जिसके परिणामस्वरूप ईओण फोटोविघटन होता है और इसके द्वारा प्रतिनिधित्व किया जाता है

कहाँ ईओण द्वारा अवशोषित फोटॉन का प्रतिनिधित्व करता है। पराबैंगनी लेसरों का उपयोग किया जा सकता है, लेकिन जैव अणुओं के अत्यधिक विखंडन का कारण बन सकता है।[39]

अवरक्त मल्टीफोटोन पृथक्करण

अवरक्त फोटॉन ईओणों को गर्म करेंगे और उनमें से पर्याप्त अवशोषित होने पर विघटन का कारण बनेंगे। इस प्रक्रिया को अवरक्त मल्टीफ़ोटो पृथक्करण (आईआरएमपीडी) कहा जाता है और इसे प्रायः कार्बन डाइऑक्साइड लेजर और ईओण प्रपाशन मास स्पेक्ट्रोमीटर पूरा किया जाता है।[40]

ब्लैकबॉडी अवरक्त विकिरण पृथक्करण

ब्लैकबॉडी विकिरण का उपयोग ब्लैकबॉडी अवरक्त विकिरण पृथक्करण (ब्लैकबॉडी इंफ्रारेड रेडियेटिव डिसोसिएशन) (BIRD) नामक तकनीक में फोटोपृथक्करण के लिए किया जा सकता है।[41] BIRD विधि में, अवरक्त प्रकाश बनाने के लिए पूरे मास स्पेक्ट्रोमीटर निर्वात कक्ष को गर्म किया जाता है। बर्ड विकिरण का उपयोग ईओणों के तेजी से अधिक ऊर्जावान आणविक कंपन को उत्तेजित करने के लिए जब तक कि एक बंधन टूट न जाए, जिससे टुकड़े बन जाएं करता है।[41][42] यह अवरक्त मल्टीफ़ोटो पृथक्करण के समान है जो अवरक्त लाइट का भी उपयोग एक अलग स्रोत से।[17]BIRD का उपयोग प्रायः फूरियर रूपांतरण ईओण साइक्लोट्रॉन अनुनाद मास स्पेक्ट्रोमेट्री के साथ किया जाता है।

सतह प्रेरित पृथक्करण

सतह-प्रेरित पृथक्करण के साथ, विखंडन उच्च वैक्यूम के तहत सतह के साथ ईओण की टकराव का परिणाम है।[43][44] आज, सतह-प्रेरित पृथक्करण का उपयोग ईओणों की एक विस्तृत श्रृंखला को विखंडित करने के लिए किया जाता है। वर्षों पहले, केवल कम मास, एकल आवेशित प्रजातियों पर सतह-प्रेरित पृथक्करण का उपयोग करना सामान्य था क्योंकि ईओणीकरण विधियाँ और मास विश्लेषक प्रौद्योगिकियाँ उच्च m/z के ईओणों को ठीक से बनाने, संचारित करने या उनकी विशेषता बताने के लिए पर्याप्त उन्नत नहीं थीं। समय के साथ स्वर्ण पर , CF से बना स्व-संकलित मोनोलेयर सतहें CF3(CF2)10CH2CH2S एक अग्रानुक्रम स्पेक्ट्रोमीटर में सतह प्रेरित पृथक्करण सबसे प्रमुख रूप से इस्तेमाल की जाने वाली टकराव की सतह रही है। स्व-संकलित मोनोलेयर ने आने वाले ईओणों की टकराव के लिए अपने विशेष रूप से बड़े प्रभावी मास के कारण सबसे वांछनीय टकराव लक्ष्य के रूप में काम किया है। इसके अतिरिक्त, ये सतहें कठोर फ्लोरोकार्बन श्रृंखलाओं से बनी होती हैं, जो प्रक्षेप्य ईओणों की ऊर्जा को महत्वपूर्ण रूप से कम नहीं करती हैं। धातु की सतह से आने वाले ईओणों में सुगम इलेक्ट्रॉन हस्तांतरण का विरोध करने की उनकी क्षमता के कारण फ्लोरोकार्बन श्रृंखला भी फायदेमंद होती है।[45] सतह प्रेरित पृथक्करण की उप-परिसरों का उत्पादन करने की क्षमता जो स्थिर रहती है और कनेक्टिविटी पर मूल्यवान जानकारी प्रदान करती है, किसी भी अन्य पृथक्करण तकनीक से बेजोड़ है। चूंकि सतह-प्रेरित पृथक्करण से निर्मित कॉम्प्लेक्स स्थिर होते हैं और खंड पर आवेश के वितरण को बनाए रखते हैं, यह एक अद्वितीय स्पेक्ट्रा का उत्पादन करता है जो एक संकरे m/z वितरण के आसपास केंद्रित होता है। सतह-प्रेरित पृथक्करण उत्पाद और जिस ऊर्जा पर वे बनते हैं, वे कॉम्प्लेक्स की ताकत और टोपोलॉजी को दर्शाते हैं। अद्वितीय पृथक्करण पैटर्न परिसर की चतुर्धातुक संरचना की खोज में मदद करते हैं। सममित आवेश वितरण और पृथक्करण निर्भरता सतह-प्रेरित पृथक्करण के लिए अद्वितीय हैं और किसी भी अन्य पृथक्करण तकनीक से निर्मित स्पेक्ट्रा को विशिष्ट बनाते हैं।[45]

सतह-प्रेरित पृथक्करण तकनीक ईओण-गतिशीलता मास स्पेक्ट्रोमेट्री (IM-MS) पर भी लागू होती है। इस तकनीक के लिए तीन अलग-अलग तरीकों में टोपोलॉजी के लक्षण वर्णन, इंटरसबयूनिट कनेक्टिविटी और प्रोटीन संरचना के लिए खुलासा करने की डिग्री का विश्लेषण सम्मिलित है। प्रोटीन संरचना का खुलासा करना सतह-प्रेरित पृथक्करण तकनीक का सबसे अधिक इस्तेमाल किया जाने वाला अनुप्रयोग है। ईओण-गतिशीलता मास स्पेक्ट्रोमेट्री (IM-MS) के लिए, सतह-प्रेरित पृथक्करण का उपयोग तीन अलग-अलग प्रकार के प्रोटीन परिसरों के स्रोत सक्रिय पूर्ववर्तीों के पृथक्करण के लिए किया जाता है: C-रिएक्टिव प्रोटीन (CRP), ट्रांसथायरेटिन (TTR), और कॉनकावेलिन A (Con A) . इस पद्धति का उपयोग इन परिसरों में से प्रत्येक के लिए खुलासा डिग्री का निरीक्षण करने के लिए किया जाता है। इस अवलोकन के लिए, सतह-प्रेरित पृथक्करण ने पूर्ववर्ती ईओणों की संरचनाओं को दिखाया जो सतह से टकराने से पहले उपस्थिति थीं। IM-MS सतह-प्रेरित पृथक्करण का उपयोग प्रत्येक प्रोटीन की सबयूनिट के संरूपण के प्रत्यक्ष माप के रूप में करता है।[46]

फूरियर-ट्रांसफॉर्म ईओण साइक्लोट्रॉन अनुनाद (FTICR) बड़े पैमाने पर माप लेने वाले उपकरणों को अल्ट्राहाई रिज़ॉल्यूशन और उच्च मास सटीकता प्रदान करने में सक्षम हैं। ये विशेषताएं FTICR मास स्पेक्ट्रोमीटर को विभिन्न प्रकार के अनुप्रयोगों जैसे कई पृथक्करण प्रयोगों के लिए एक उपयोगी उपकरण बनाती हैं।[47] जैसे टकराव-प्रेरित पृथक्करण (CID, इलेक्ट्रॉन स्थानांतरण पृथक्करण (ETD),[48] और दूसरे। इसके अलावा, मौलिक पेप्टाइड विखंडन के अध्ययन के लिए इस उपकरण के साथ सतह-प्रेरित पृथक्करण लागू किया गया है। विशेष रूप से, सतह-प्रेरित पृथक्करण को एक ICR उपकरण के भीतर ऊर्जावान और गैस-चरण विखंडन के कैनेटीक्स के अध्ययन के लिए लागू किया गया है।[49] इस दृष्टिकोण का उपयोग प्रोटोनेटेड पेप्टाइड्स के गैस-चरण विखंडन, विषम-इलेक्ट्रॉन पेप्टाइड ईओणों, अतिरिक्त-सहसंयोजक लिगैंड-पेप्टाइड परिसरों और लिगेटेड धातु समूहों को समझने के लिए किया गया है।

मात्रात्मक प्रोटिओमिक्स

एक उदाहरण में प्रोटीन की सापेक्षिक या निरपेक्ष मात्रा निर्धारित करने के लिए मात्रात्मक प्रोटिओमिक्स का उपयोग किया जाता है।[50][51][52] कई मात्रात्मक प्रोटिओमिक्स विधियाँ अग्रानुक्रम मास स्पेक्ट्रोमेट्री पर आधारित हैं। MS/MS जटिल जैव-अणुओं की संरचनात्मक व्याख्या के लिए एक सतह प्रक्रिया बन गई है।[53]

मात्रात्मक प्रोटिओमिक्स के लिए सामान्यतः प्रयोग की जाने वाली एक विधि समदाब रेखीय उपनाम अंकितक है। समदाब रेखीय उपनाम अंकितक एक ही विश्लेषण में कई उदाहरण से एक साथ पहचान और प्रोटीन की मात्रा का ठहराव सक्षम बनाता है। प्रोटीन की मात्रा निर्धारित करने के लिए, पेप्टाइड्स को रासायनिक उपनाम के साथ अंकितक किया जाता है जिनकी संरचना और नाममात्र मास समान होते हैं, लेकिन उनकी संरचना में भारी समस्थानिकों के वितरण में भिन्नता होती है। ये उपनाम, जिन्हें सामान्यतः अग्रानुक्रम मास उपनाम के रूप में संदर्भित किया जाता है, को बनावट किया गया है जिससे बड़े पैमाने पर मास स्पेक्ट्रोमेट्री के दौरान उच्च-ऊर्जा संपार्श्विक-प्रेरित पृथक्करण (HCD) पर एक विशिष्ट संयोजक क्षेत्र में बड़े पैमाने पर उपनाम अलग-अलग मास के रिपोर्टर ईओणों को उत्पन्न करता है। MS/MS स्पेक्ट्रा में रिपोर्टर ईओणों की तीव्रता की तुलना करके प्रोटीन की मात्रा निर्धारित की जाती है।। व्यावसायिक रूप से उपलब्ध दो समदाब रेखीय उपनाम iTRAQ और TMT अभिकर्मक हैं।

सापेक्ष और निरपेक्ष मात्रा के लिए समदाब रेखीय उपनाम (iTRAQ)

File:Isobaric labeling.png
अग्रानुक्रममास स्पेक्ट्रोमेट्री के लिए आइसोबैरिक अंकितकिंग: प्रोटीन को कोशिकाओं से निकाला जाता है, पचाया जाता है और उसी मास के उपनाम के साथ अंकितक किया जाता है। जब MS/MS के दौरान खंडित किया जाता है, तो रिपोर्टर ईओण उदाहरण में पेप्टाइड्स की सापेक्ष मात्रा दिखाते हैं।

सापेक्ष और निरपेक्ष परिमाणीकरण के लिए समदाब रेखीय उपनाम अग्रानुक्रम मास स्पेक्ट्रोमेट्री के लिए एक अभिकर्मक है जिसका उपयोग एक ही प्रयोग में विभिन्न स्रोतों से प्रोटीन की मात्रा निर्धारित करने के लिए किया जाता है।[54][55][56]यह स्थिर समस्थानिक अंकितग अणुओं का उपयोग करता है जो प्रोटीन के N-टर्मिनस और पक्ष श्रृंखला अमाइन के साथ एक सहसंयोजक बंधन बना सकते हैं। ITRAQ अभिकर्मकों का उपयोग विभिन्न उदाहरण से पेप्टाइड्स को अंकितक करने के लिए किया जाता है जिन्हें तरल क्रोमाटोग्राफी और टैंडेम मास स्पेक्ट्रोमेट्री द्वारा एकत्रित और विश्लेषण किया जाता है। संलग्न उपनाम का विखंडन एक कम आणविक मास रिपोर्टर ईओण उत्पन्न करता है जिसका उपयोग पेप्टाइड्स और उन प्रोटीनों को अपेक्षाकृत मापने के लिए किया जा सकता है जिनसे वे उत्पन्न हुए थे।

अग्रानुक्रम मास उपनाम (टीएमटी)

एक अग्रानुक्रम मास उपनाम (टीएमटी) क आइसोबैरिक मास उपनाम रासायनिक अंकितक है जिसका उपयोग प्रोटीन मात्रा निर्धारण और पहचान के लिए किया जाता है।[57] उपनाम में चार क्षेत्र मास रिपोर्टर, क्लीवेबल लिंकर, मास नॉर्मलाइजेशन और प्रोटीन रिएक्टिव ग्रुप होते हैं। टीएमटी अभिकर्मकों का उपयोग कोशिकाओं, ऊतकों या जैविक तरल पदार्थों से तैयार किए गए 2 से 11 विभिन्न पेप्टाइड उदाहरण का एक साथ विश्लेषण करने के लिए किया जा सकता है। हाल के विकास 16 और यहां तक ​​कि 18 उदाहरण (क्रमशः 16plex या 18plex) तक का विश्लेषण करने की अनुमति देते हैं।[58][59] विभिन्न रासायनिक अभिक्रियाओं के साथ तीन प्रकार के टीएमटी अभिकर्मक उपलब्ध हैं: (1) प्राथमिक अमाइन (TMTduplex, TMTsixplex, TMT10plex plus TMT11-131C) की अंकितकिंग के लिए एक प्रतिक्रियाशील NHS एस्टर कार्यात्मक समूह, (2) मुक्त सल्फहाइड्रील्स की अंकितकिंग के लिए एक प्रतिक्रियाशील आयोडोसमूहाइल कार्यात्मक समूह (2) iodoTMT) और (3) कार्बोनिल्स (aminoxyTMT) की अंकितकिंग के लिए प्रतिक्रियाशील एल्कोक्सीमाइन कार्यात्मक समूह।

अनुप्रयोग

पेप्टाइड्स

पेप्टाइड का क्रोमैटोग्राफी ट्रेस (ऊपर) और अग्रानुक्रम मास स्पेक्ट्रम (नीचे)।

अग्रानुक्रम मास स्पेक्ट्रोमेट्री का उपयोग प्रोटीन अनुक्रमण के लिए किया जा सकता है।[60] जब अक्षुण्ण प्रोटीन को मास एनालाइज़र में पेश किया जाता है, तो इसे टॉप-डाउन प्रोटिओमिक्स कहा जाता है और जब प्रोटीन को छोटे पेप्टाइड्स में पचाया जाता है और बाद में मास स्पेक्ट्रोमीटर में पेश किया जाता है, इसे नीचे-ऊपर प्रोटिओमिक्स कहा जाता है। शॉटगन प्रोटिओमिक्स बॉटम अप प्रोटिओमिक्स का एक प्रकार है जिसमें मिश्रण में प्रोटीन अलग होने से पहले पच जाते हैं और सामूहिक मास स्पेक्ट्रोमेट्री होते हैं।

अग्रानुक्रममास स्पेक्ट्रोमेट्री एक पेप्टाइड अनुक्रम उपनाम का उत्पादन कर सकती है जिसका उपयोग प्रोटीन डेटाबेस में पेप्टाइड की पहचान के लिए किया जा सकता है।[61][62][63] अग्रानुक्रम मास स्पेक्ट्रम से उत्पन्न होने वाले पेप्टाइड अंशों को इंगित करने के लिए एक संकेतन विकसित किया गया है।[64] पेप्टाइड खंड ईओणों को ए, बी, या सी द्वारा इंगित किया जाता है यदि चार्ज एN- टर्मिनस पर और एक्स, वाई या जेड द्वारा सी टर्मिनल पर बनाए रखा जाता है। सबस्क्रिप्ट टुकड़े में अमीनो एसिड अवशेषों की संख्या को इंगित करता है। सुपरस्क्रिप्ट का उपयोग कभी-कभी रीढ़ की हड्डी के विखंडन के अलावा उदासीन क्षति को इंगित करने के लिए किया जाता है, * अमोनिया के क्षति के लिए और पानी के क्षति के लिए °। यद्यपि पेप्टाइड रीढ़ की हड्डी का दरार अनुक्रमण और पेप्टाइड पहचान के लिए सबसे उपयोगी है, लेकिन उच्च ऊर्जा पृथक्करण स्थितियों के तहत अन्य टुकड़े ईओणों को देखा जा सकता है। इनमें साइड चेन क्षति ईओण डी, वी, डब्ल्यू और अमोनियम ईओण सम्मिलित हैं[65][66] और विशेष अमीनो एसिड अवशेषों से जुड़े अतिरिक्त अनुक्रम-विशिष्ट खंड ईओण।[67]

ओलिगोसेकेराइड्स

ओलिगोसेकेराइड्स को पेप्टाइड अनुक्रमण के समान प्रयोग से अग्रानुक्रम मास स्पेक्ट्रोमेट्री का उपयोग करके अनुक्रमित किया जा सकता है।[68] विखंडन सामान्यतः ग्लाइकोसिडिक बंध (B, C, Y और Z ईओणों) के दोनों ओर होता है, लेकिन एक क्रॉस-रिंग क्लीवेज (एक्स ईओण) में चीनी रिंग संरचना के माध्यम से अधिक ऊर्जावान परिस्थितियों में भी होता है। श्रृंखला के साथ दरार की स्थिति को इंगित करने के लिए फिर से अनुगामी सबस्क्रिप्ट का उपयोग किया जाता है। क्रॉस रिंग क्लीवेज ईओणों के लिए क्रॉस रिंग क्लीवेज की प्रकृति पूर्ववर्ती सुपरस्क्रिप्ट द्वारा इंगित की जाती है।[69][70]

ओलिगोन्यूक्लियोटाइड्स

अग्रानुक्रम मास स्पेक्ट्रोमेट्री डीएनए अनुक्रमण और आरएनए अनुक्रमण के लिए लागू किया गया है।[71][72] ओलिगोन्यूक्लियोटाइड्स ईओणों के गैस-चरण विखंडन के लिए एक संकेतन प्रस्तावित किया गया है।[73]

नवजात स्क्रीनिंग(जाँच)

Main article: Newborn screening

नवजात स्क्रीनिंग उपचार योग्य आनुवंशिक विकार, अंतःस्त्राविका, चयापचय की जन्मजात त्रुटि औररुधिर रोगों के लिए नवजात शिशुओं के परीक्षण की प्रक्रिया है।[74][75] 1990 के दशक की शुरुआत में टैंडेम मास स्पेक्ट्रोमेट्री स्क्रीनिंग के विकास ने संभावित रूप से पता लगाने योग्य जन्मजात चयापचय रोग का एक बड़ा विस्तार किया जो रक्त में कार्बनिक अम्लों के स्तर को प्रभावित करते हैं।।[76]

सीमा

अग्रानुक्रम मास स्पेक्ट्रोमेट्री को एकल-कोशिका विश्लेषण के लिए लागू नहीं किया जा सकता क्योंकि यह इतनी छोटी मात्रा में कोशिका का विश्लेषण करने के लिए असंवेदनशील है। ये सीमाएं मुख्य रूप से विलायक के रासायनिक किंवदंती स्रोतों के कारण उपकरणों के भीतर अकुशल ईओण उत्पादन और ईओण क्षतियों के संयोजन के कारण हैं।[77]

भविष्य का दृष्टिकोण

अग्रानुक्रम मास स्पेक्ट्रोमेट्री प्रोटीन लक्षण वर्णन, न्यूक्लियोप्रोटीन कॉम्प्लेक्स और अन्य जैविक संरचनाओं के लिए एक उपयोगी उपकरण होगा। यद्यपि, कुछ चुनौतियाँ जैसे मात्रात्मक और गुणात्मक रूप से प्रोटिओम के लक्षण वर्णन का विश्लेषण करना बचा हैं।[78]

यह भी देखें

संदर्भ

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बाहरी संबंध

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