[发明专利]层流扩散电喷雾质谱装置及快速获取连续pH下蛋白质构象的方法

摘要

本发明公开了一种层流扩散电喷雾质谱装置及快速获取连续pH下蛋白质构象的方法，该装置由第一进样针、第一恒流注射泵、直立层流管、质谱检测器、流通阀、第二恒流注射泵、第二进样针组成，采用该装置能够实现连续快速变化的pH条件下蛋白质的电喷雾质谱检测。本发明装置结构简单，样品消耗量少，能够提供任意pH下溶液相中蛋白质的全貌构象信息，且获得蛋白质全貌构象信息的整个过程只需要几分钟，同时该装置可用于在溶液相中寿命非常短暂的蛋白质构象的研究，为研究蛋白质构象变化的快速动力学过程提供了新方法。

主权项

1.一种采用层流扩散电喷雾质谱装置获取连续pH下蛋白质构象的方法，所述的层流扩散电喷雾质谱装置是：在第一恒流注射泵(2)上设置有第一进样针(1)，在第二恒流注射泵(6)上设置有第二进样针(7)，第一恒流注射泵(2)和第二恒流注射泵(6)分别通过连接管与流通阀(5)相联通，流通阀(5)通过连接管与直立层流管(3)相联通，所述的直立层流管(3)的内径为40～100μm，长度为30～80cm，直立层流管(3)通过连接管与质谱检测器(4)相连接，其特征在于它由下述步骤组成：(1)向乙酸铵缓冲液中加入甲酸或氨水，配制成pH值小于7或大于7的乙酸铵缓冲液，然后向第一进样针(1)和第二进样针(7)中分别注入pH值不大于7或不小于7的乙酸铵缓冲液，且第一进样针(1)和第二进样针(7)中缓冲液的pH值不同；(2)打开流通阀(5)，使第一恒流注射泵(2)与直立层流管(3)相连通，待第一进样针(1)中缓冲液充满直立层流管(3)后，立即将流通阀(5)与第二恒流注射泵(6)相连通，使第二进样针(7)中的缓冲液流入直立层流管(3)中，控制第二进样针(7)的进样流速v为2～10μL/min，根据下述公式(1)计算由第二进样针(7)进入直立层流管(3)的缓冲液的最大流速vmax，单位m/s；式中R为直立层流管的内径，单位m；第二进样针(7)中的缓冲液沿着直立层流管(3)轴向方向扩散，采用matlab12.0根据下述公式(2)计算层流扩散时间t时，直立层流管(3)上出口截面处溶液中甲酸或NH3·H2O的浓度c(t)：式(2)中，c0为第二进样针(7)中甲酸或NH3·H2O的初始浓度，单位mol/L，t的单位为s，x1、k和erf分别根据下述公式(3)～(5)计算：式(3)中L代表直立层流管(3)的长度，单位m；式(4)中D代表扩散系数，D＝1.0×10‑9m2/s；式(5)中的z根据公式(6)计算：当第一进样针(1)和第二进样针(7)中的缓冲液pH值均不大于7时，采用matlab 12.0根据下述公式(7)计算层流扩散时间t时，直立层流管(3)上出口截面处溶液中H+浓度：式中K_a(HA)、K_a(HAc)、分别代表甲酸、NH₄⁺、HAc、NH₃的解离常数，K_w代表水的离子积常数，c_HA＝c(t)，代表乙酸铵的初始浓度；当第一进样针(1)和第二进样针(7)中的缓冲液pH值均不小于7时，根据下述公式(8)～(9)计算层流扩散时间t时，直立层流管(3)上出口截面处溶液中H+浓度：式(8)中K_w代表水的离子积常数，K_a(HAc)分别代表NH₄⁺、HAc的解离常数，c_总为乙酸铵和NH₃·H₂O浓度的总和，c_Ac‑代表乙酸的初始浓度，代表乙酸铵的初始浓度；根据层流扩散时间t时直立层流管(3)上出口截面处溶液中H+浓度，即可得到直立层流管(3)上出口截面处溶液pH随层流扩散时间t的变化曲线；(3)将待测蛋白质加入第一进样针(1)或第二进样针(7)的缓冲液中，打开流通阀(5)，使第一恒流注射泵(2)与直立层流管(3)相连通，待第一进样针(1)中溶液充满直立层流管(3)后，立即将流通阀(5)与第二恒流注射泵(6)相连通，使第二进样针(7)中溶液流入直立层流管(3)中，控制第二进样针(7)的进样流速v与步骤(2)相同，采用质谱检测器(4)记录层流扩散时间t时的离子流色谱图和质谱图，结合直立层流管(3)上出口截面处溶液pH随层流扩散时间t的变化曲线，即可获得连续pH下蛋白质的构象。