질량분석법 Tandem mass - MS/MS

탠덤 질량분석법(MS/MS)은 분자를 식별하고 특성화하기 위해 질량분석법 분야에서 사용되는 분석 기법입니다. 여기에는 기존의 질량 분석법에 비해 향상된 감도, 선택성 및 구조 정보를 제공하는 2개의 연속적인 질량 분석 단계가 포함됩니다.

탠덤 질량분석법의 기본 원리는 전구체 이온 선택과 생산 이온 분석이라는 두 가지 질량분석법 단계의 조합을 포함합니다.

프로세스를 단계별로 분석하면 다음과 같습니다.

 

 

전구체 이온 선택

탠덤 질량 분석법의 첫 번째 단계에서 질량 분석기(일반적으로 사중극자 또는 이온 트랩)는 이온 혼합물에서 특정 전구체 이온을 선택합니다. 전구체 이온은 일반적으로 전기 분무 이온화(ESI) 또는 매트릭스 보조 레이저 탈착/이온화(MALDI)와 같은 이온화 기술에 의해 생성됩니다.

 

이후 전구체 이온이 선택되면 활성화라는 과정을 거칩니다. 활성화는 CID(collision-induced dissociation), ECD(electron capture dissociation), ETD(electron transfer dissociation) 또는 기타 기술에 의해 실행될 수 있습니다. 활성화에는 전구체 이온에 에너지를 적용하여 일부 구조 정보를 유지하면서 더 작은 생성 이온으로 조각나게 합니다.

 

CID(Collision-Induced Dissociation): CID는 탠덤 질량분석법에서 가장 널리 사용되는 기술입니다. 여기에는 전구체 이온이 기체 분자와 충돌하여 조각화되는 과정이 포함됩니다.

전자 포획 해리(ECD): ECD는 전구체 이온에 의해 저에너지 전자를 포획하여 단편화를 유발합니다. ECD는 펩타이드 및 단백질 연구에 특히 유용합니다.

ETD(Electron Transfer Dissociation): ETD는 라디칼 음이온에서 전구체 이온으로 전자를 전달하여 단편화를 유발합니다. ETD는 더 큰 생체 분자의 분석에 유용합니다.

HCD(Higher-Energy Collisional Dissociation): HCD는 전구체 이온이 더 높은 에너지 충돌에 노출되어 단편화됩니다. HCD는 일반적으로 Orbitrap 질량 분석기에 사용됩니다.

 

Product Ion 분석

두 번째 단계에서 질량 분석기는 전구체 이온의 조각화에서 생성된 product ion의 질량 대 전하 비율(m/z)을 측정합니다. 생성 이온은 m/z 값을 기준으로 분리 및 검출됩니다. 이 단계는 조각 이온의 질량 및 풍부도에 대한 정보를 제공합니다.

 

Tandem 질량 분석법은 proteomics, metabolomics, 제약 분석 및 환경 분석을 포함한 다양한 분야에서 널리 사용됩니다. 이를 통해 연구원은 미지의 화합물을 식별하고 복잡한 분자의 구조를 밝히고 분자의 단편화 패턴을 분석하여 생물학적 과정을 연구할 수 있습니다.

 

Proteomics

Tandem 질량 분석법은 단백질의 대규모 식별 및 특성화를 가능하게 하여 proteomics 분야에 혁명을 일으켰습니다. 이것은 일반적으로 단백질이 효소에 의해 펩티드로 소화되는 샷건 프로테오믹스에서 사용되며 생성된 펩티드 혼합물은 탠덤 질량 분석법을 사용하여 분석됩니다. 펩타이드의 단편화 패턴은 단백질 식별, 번역 후 변형 분석 및 단백질 정량화에 유용한 정보를 제공합니다.

 

정량 분석

탠덤 질량 분석법은 식별 및 구조 분석뿐만 아니라 정량 분석에도 사용됩니다. SRM(Selected Reaction Monitoring) 또는 MRM(Multiple Reaction Monitoring)과 같은 기술을 사용하면 특정 전구체에서 생성물로의 이온 전이를 모니터링하여 특정 분자의 목표 정량화를 수행할 수 있습니다.

 

 

이 기술은 서열 정보를 제공함으로써 단백질 및 펩타이드와 같은 생체 분자 식별에서 상당한 발전을 가능하게 했고 약물 발견 및 개발에 유용합니다. 약물 대사 산물의 식별, 약물-표적 상호 작용 연구 및 의약품의 불순물 특성 분석에 도움이 될 수 있기 때문입니다.

 

 

전반적으로 탠덤 질량 분석법은 많은 과학 및 산업 응용 분야에서 중요한 역할을 하는 다재다능한 분석법입니다.