Mass spec goes massive weighing huge virus particles — ABC Chemicals


Наномеханический масс-спектрометр точно измерил массу огромной вирусной частицы, наполненной ДНК размером 105 МДа. Система может обнаруживать отдельные молекулы в диапазоне масс, отсутствующем в наборе обычных масс-спектрометрических методов.

Первый масс-спектрометр, разработанный в 1919 году, измерял массу атомов, чтобы обнаружить различия в количестве нейтронов в их ядрах. За прошедшее столетие технология продвинулась для измерения все более крупных молекул. Коммерческие приборы теперь могут измерять полимеры и белки размером до 1 мДа, в то время как масс-спектрометры, модифицированные в исследовательских лабораториях, могут работать с молекулами до десятков мДа. Однако даже более массивные молекулы трудно измерить, потому что их вялые ионы сопротивляются отклонению к детектору электрическим или магнитным полем.

Mass spec goes massive weighing huge virus particles - ABC Chemicals

Команда во главе с Кристофом Масселоном и Себастьеном Генцем из Французской комиссии по альтернативной энергии и атомной энергии хотела создать систему для измерения недостающего диапазона масс: частиц от MDa до GDa, размера многих вирусов, крупных белковых комплексов и биомаркеров заболеваний. «Мы действительно пытались отойти от классического дизайна масс-спектрометра, чтобы найти что-то действительно подходящее для доставки частиц в наномеханический детектор», — говорит Масселон.

Во-первых, исследователи непрерывно ионизировали раствор заполненных ДНК вирусных частиц Т5 с помощью наноэлектроспрейной ионизации. Попав внутрь прибора, ионизированные капли смешиваются с газообразным гелием. Затем смесь проходит через аэродинамическую линзу, камеру низкого давления с серией из трех отверстий, которые используют инерцию частиц, чтобы сфокусировать их в плотный пучок.

Когда смесь проходит через каждое отверстие, гелий быстро диффундирует в камеру, в то время как относительно медленные частицы распространяются медленнее. Пути частиц становятся все более уплотненными, когда они проходят через каждое отверстие, и пути остаются близко друг к другу, потому что частицы не диффундируют быстро.

Наконец, сфокусированный пучок частиц попадает на детектор, приспособленный для этого диапазона масс, массив из 20 наномеханических резонаторов, выгравированных на кремниевом чипе. Каждый резонатор имеет крошечный луч, подвешенный между двумя якорями. Когда вирус попадает на вибрирующий луч, частота колебаний луча предсказуемо изменяется в зависимости от массы и местоположения частицы.

Mass spec goes massive weighing huge virus particles - ABC Chemicals

Исследователи измерили сотни наполненных ДНК вирусов и обнаружили, что нормализованное распределение измеренных масс сосредоточено на 108,4 МДа. По словам Масселона, эта величина немного выше, чем расчетная молекулярная масса 105,4 МДа, возможно, из-за соли, введенной во время ионизации.

Аэродинамическая линза в этой системе — хороший способ ввести крупные виды, особенно экзотические, такие как вирусы, в масс-спектрометр, говорит Майкл Рукс из Калифорнийского технологического института. Сначала он разработал наномеханическую масс-спектрометрию и работал с Масселоном и Хенцем над ранними разработками приборов. Рукс рассматривает будущее наномеханической масс-спектрометрии как инструмент для измерения отдельных интактных белковых комплексов из сложных смесей, идентифицируя каждый компонент в клетке для обнаружения биомаркеров заболеваний с низким содержанием.

По словам Масселона, конструкция этой новой системы также полезна, поскольку ее можно легко модифицировать для использования других типов наномеханических детекторов, например детекторов, которые определяют форму частиц, размер и жесткость.







Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *