ペプチドから酸化マトリックスへの紫外線レーザー誘起電子移動。MALDIインソース崩壊質量分析の最初のステップの研究

Ultraviolet-Laser-Induced Electron Transfer from Peptides to an Oxidizing Matrix: Study of the First Step of MALDI In-Source Decay Mass Spectrometry.

• Daiki Asakawa

抄録

ペプチドバックボーンのN-H結合はC-H結合よりも強いが、酸化性マトリックスを用いた場合、マトリックス支援レーザー脱離イオン化インソース崩壊（MALDI-ISD）によるペプチドバックボーンのCα-C結合切断は、アミド窒素からの水素の脱離が最初のステップと考えられている。MALDI-ISDは、ほとんどのアミノ酸残基でCα-C結合切断を誘導するが、プロリン（Pro）残基のN末端側は優先的にペプチド結合切断を受けるが、これはペプチドからの水素の抽象化を伴う提案されたメカニズムによって説明できない。MALDI-ISDプロセス全体を説明するために、MALDI-ISDプロセスの最初のステップとして、酸化マトリックスによるペプチドからの電子吸引が提案されている。電子の抽象化は、ペプチドバックボーン中の窒素または酸素のいずれかから起こり、Pro残基のN末端側にあるものを除いて、ほとんどのアミノ酸残基のCα-C結合およびN-H結合の両方の切断を誘導する。Pro残基からの電子移動はペプチドとCα-C結合の両方の開裂を誘導し、MALDI-ISD実験結果と一致している。ペプチドから酸化マトリックスへの電子移動は、MALDIにおける初期イオン形成プロセスと考えられるマトリックスイオンの形成と同時に起こります。結果として生じるペプチドラジカルカチオンは、最終的にMALDI-ISDスペクトルで観察されるイオンを降伏させ、MALDIプルーム内の後続のイオン-分子反応を経て、プロトン化された中性分子/ラジカルを生成する。その結果、MALDI-ISDによって形成されたフラグメントイオンは、正イオンと負イオンの両方として観察されます。

Although the N-H bond in peptide backbones is stronger than the C-H bond, hydrogen abstraction from the amide nitrogen is considered to be the initial step in the Cα-C bond cleavage of peptide backbones by matrix-assisted laser desorption/ionization in-source decay (MALDI-ISD) when using an oxidizing matrix. MALDI-ISD induces Cα-C bond cleavage in most amino acid residues, whereas the N-terminal sides of proline (Pro) residues preferentially undergo peptide bond cleavage, which cannot be explained by the proposed mechanism involving hydrogen abstraction from peptides. To explain the whole MALDI-ISD process, electron abstraction from peptides by the oxidizing matrix is proposed as the initial step in the MALDI-ISD process. The electron abstraction occurs from either nitrogen or oxygen in the peptide backbone and induces the cleavage of both Cα-C and N-H bonds in most amino acid residues, except for those on the N-terminal sides of Pro residues. Electron abstraction from the Pro residues induces the cleavage of both peptide and Cα-C bonds, which is consistent with MALDI-ISD experimental results. The electron transfer from the peptide to the oxidizing matrix occurs simultaneously with the formation of matrix ions, which is considered to be the initial ion formation process in MALDI. The resultant peptide radical cation produces protonated and neutral molecules/radicals, which undergo subsequent ion-molecule reactions in the MALDI plume, finally yielding the ions that are observed in MALDI-ISD spectrum. As a result, the fragment ions formed by MALDI-ISD are observed as both positive and negative ions.