[发明专利]用于确定大分子组装体的结构的方法

说明书

一种确定大分子组装体(MMA)的结构的方法，其包括以下步骤：(a)产生待研究的MMA物质的前驱体离子；(b)将所述MMA前驱体离子输送到碎裂区；(c)在所述碎裂区中进行所述MMA前驱体离子的脉冲碎裂；(d)对于第一多个MMA前驱体离子，检测所述所得MMA碎片离子的空间分布和所述MMA碎片离子的m/z分布两者；(e)分析由待研究的所述MMA物质的所述第一多个前驱体离子形成的碎片离子的所述空间和m/z分布，以确定那些碎片离子在所述前驱体MMA的所述结构内的相对位置；以及(f)根据对碎片离子的所述空间和m/z分布的所述分析重建所述MMA的三维(3D)结构。

技术领域

本发明涉及一种用于确定大分子或大分子组装体(MMA)的结构的方法。

背景技术

在生物化学中，术语“大分子”应用于大分子量的分子，且广泛地包含例如核酸、蛋白质和碳水化合物等生物聚合物以及例如l脂质和巨环等非聚合物分子。

大分子组装体(MMA)为大规模化学结构(通常数百kDa或甚至数MDa)，且涵盖大生物分子，例如病毒、蛋白质络合物、蛋白质配体络合物、蛋白质DNA络合物、抗体受体和多肽、多糖的其它复杂混合物等等，且还涵盖非生物材料，例如纳米粒子。

在本文中，术语大分子组装体(MMA)将用于指大分子和大分子组装体两者。

大分子组装体由其组成结构且还由其化学形状两者来限定。MMA的3D形状(构形)通常极受关注，这是因为例如对MMA的形状的了解可帮助理解MMA如何与其它分子相互作用。结构和动态MMA分析的应用介于如受环境变化或底物或辅因子的键结影响的不同MMA结构之间的平衡和动态相互转换的详细研究到对完整纳米机械(例如例如，整个病毒粒子、细胞器、蛋白酶体和核糖体)的分析的范围内。

一般来说，3D结构信息甚至对于许多已知蛋白质或蛋白质络合物并非广泛可用，因此确定MMA的结构的问题仍然严重。

存在用于以实验方式研究MMA结构的各种方法和技术。这些方法和技术的介绍性评述由Sali等人,Nature 422,216到225,2003年3月13日在“在结构蛋白质组研究中从词到文献”中给出。例如x射线晶体学、核磁共振、2维电子显微法、冷冻电子断层扫描和许多其它技术的技术各自对MMA的3D形状提供不同视角。每种技术与其它技术相比又具有优点和缺点。

本发明提议所属领域中所描述的方法的替代方法，以用于确定MMA的结构。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供一种确定大分子组装体(MMA)的结构的方法，其包括以下步骤：产生待研究的MMA物质的前驱体离子；将所述MMA前驱体离子输送到碎裂区；在所述碎裂区中进行所述MMA前驱体离子的脉冲碎裂；对于第一多个MMA前驱体离子，检测所述所得MMA碎片离子的空间分布和所述那些MMA碎片离子的m/z分布两者；以及分析由待研究的所述MMA物质的所述第一多个前驱体离子形成的碎片离子的所述空间和m/z分布，以确定那些碎片离子在所述前驱体MMA的所述结构内的相对位置。

本发明因此提议一种方法，其中可使用脉冲碎裂技术通过MMA碎裂的互补产物的质谱成像来直接确定MMA的三维结构。优选地，使用高频、高功率脉冲激光。优选地，收集脉冲碎裂的结果的多个图像，且群集技术可应用于所述多个图像以便建构所关注MMA物质的三维图像。确切地说，所述方法可包括从碎片离子的多个空间和m/z分布建立MMA物质内的碎片的相对位置的相关性。可根据检测确定MMA碎片离子的m/z值，且可根据m/z值确定MMA碎片离子的化学特性。以此方式，所述方法可提供MMA物质内的碎片的位置以及其化学特性作为输出。

可使用第二操作模式来提供关于MMA碎片离子的特性的额外信息。在第二模式中，代替获得碎片离子的空间分布和m/z分布两者，离子可实际上被捕获并引导到高分辨率质量分析器(例如，轨道俘获质量分析器)中以用于在此处分析。