ŽIVA

Hmotnostní spektrometrie – co to je a k čemu je to dobré?

V článku Proteomické metody a hmotnostní spektrometrie (Živa 2025, 6: 262–264) jsme se zaměřili na úvod do proteomiky a základní principy proteomických metod. V navazujícím příspěvku se blíže podíváme na hmotnostní spektrometr a jeho využití v proteomice i mimo ni. Pro uspokojení nároků biologického, biomedicínského a farmakologického výzkumu už často nestačí analyzovat jeden protein nebo jednu buněčnou dráhu. Je třeba jev pochopit v kontextu celých sítí molekul, celých buněk, tkání, i dokonce organismu a současná hmotnostní spektrometrie je jedním z analytických nástrojů, který nám studium takto složitých směsí umožňuje.

Použitá literatura

WILKINS, Marc R., et al. Progress with proteome projects: why all proteins expressed by a genome should be identified and how to do it. Biotechnology and genetic engineering reviews, 1996, 13.1: 19-50. https://doi.org/10.1080/02648725.1996.10647923

KUPCOVA SKALNIKOVA, Helena, et al. Advances in proteomic techniques for cytokine analysis: focus on melanoma research. International journal of molecular sciences, 2017, 18.12: 2697. https://doi.org/10.3390/ijms18122697

SUN, Benjamin B., et al. Plasma proteomic associations with genetics and health in the UK Biobank. Nature, 2023, 622.7982: 329-338. https://www.nature.com/articles/s41586-023-06592-6

GRIFFITHS, Jennifer, et al. A brief history of mass spectrometry. Anal. Chem, 2008, 80.15: 5678-5683. https://doi.org/10.1021/ac8013065

Chemické listy, ročník 114, číslo 3 (2020). http://www.chemicke-listy.cz/ojs3/index.php/chemicke-listy/issue/view/291

Obrazové přílohy

• Schéma fungování hmotnostního spektrometru. Částice (např. peptidy) jsou nejprve separovány pomocí kapalinové chromatografie v roztoku vody s kyselinou mravenčí (zdroj protonů pro ionizaci peptidů) s narůstajícím podílem organického rozpouštědla. Elektrosprej (drobná skleněná špička na konci chromatografické kolony, na kterou je přiváděno vysoké napětí) rozstřikuje kapalinu s peptidy do drobných kapek, ze kterých se rozpouštědla rychle odpaří a zůstanou jen nabité peptidy. Tyto ionty vstupují do hmotnostního spektrometru a je zaznamenáno MS1 spektrum (MS – Mass Spectrometry). Díky specifickým vlastnostem iontů daných poměrem jejich hmotnosti a náboje (hodnota m/z) je možné s ionty cíleně manipulovat změnou elektromagnetického pole v analyzátoru. Vybrané prekurzorové ionty jsou filtrovány v prvním hmotnostním analyzátoru a odeslány do kolizní cely. Zde dochází k jejich srážkám s plynem a vzniklé fragmentové ionty jsou poslány do druhého hmotnostního analyzátoru a zaznamenány detektorem (MS2 spektrum). Vytvořeno v programu BioRender, orig. J. Červenka (https://BioRender.com/stfmkk0)
  
• Separace vysokoúčinnou kapalinovou chromatografií (HPLC) s reverzní fází. Peptidy ve vodném roztoku se vážou na hydrofobní povrch kuliček, a to tím pevněji, čím více jsou peptidy hydrofobní. Postupným protékáním rozpouštědla s přibývající organickou (nepolární) složkou se postupně interakce peptidů s kuličkami narušují a peptidy jsou unášeny do hmotnostního spektrometru. Orig. autoři článku
  
• Záznam MS1 spektra. Intenzity prekurzorových iontů (peptidů) v části MS1 spektra v rozsahu 890 až 1 090 m/z z měření peptidů lidských fibroblastů. Prekurzorové ionty jsou vybírány k fragmentaci v kolizní cele na základě jejich intenzity v MS1 (osa y) od nejvyšší intenzity signálu po nejnižší. Orig. autoři článku
  
• Záznam MS2 spektra. Intenzity fragmentových iontů v MS2 spektru vzniklé z prekurzorového iontu m/z = 493,3364, z = 2 (peptid s aminokyselinovou sekvencí VLLSLLSIK, molekulová hmotnost Mw = 985,673 Da, jednotka Da – dalton). Peptidy se mohou fragmentovat v oblasti peptidové vazby, čímž vznikají ionty typu b (N-koncová část peptidu) a y (C-koncová část peptidu). Čísla b a y iontů ukazují počet aminokyselinových zbytků v iontu. Jak je patrné z MS2 spektra, rozdíly hodnot m/z mezi jednotlivými y ionty jsou rovny Mw odpovídajícího aminokyselinového zbytku. Mw uvedené v obr. patří aminokyselinovým zbytkům bez H2O, uvolněné při vzniku peptidové vazby. Orig. autoři článku
  

Archiv článků pro pedagogy a studenty

© 2025 Časopis ŽIVA – Rozhled v oboru veškeré přírody.
Založil roku 1853 J. E. Purkyně.
Vydává Nakladatelství Academia,
Středisko společných činností AV ČR, v. v. i., za podpory Akademie věd ČR.