Native Ion Mobility Mass Spectrometry: When Gas-Phase Ion Structures Depend on the Electrospray Charging Process
Résumé
Ion mobility spectrometry (IMS) has become popular to characterize biomolecule folding. Numerous studies have shown that proteins that are folded in solution remain folded in the gas phase, whereas proteins that are unfolded in solution adopt more extended conformations in the gas phase. Here, we discuss how general this tenet is. We studied single-stranded DNAs (human telomeric cytosine-rich sequences with CCCTAA repeats), which fold into an intercalated motif (i-motif) structure in a pH-dependent manner, thanks to the formation of C-H +-C base pairs. As i-motif formation is favored at low ionic strength, we could investigate the ESI-IMS-MS behavior of i-motif structures at pH ~5.5 over a wide range of ammonium acetate concentrations (15 mM to 100 mM). The control experiments consisted of either the same sequence at pH ~7.5, wherein the sequence is unfolded, or sequence variants that cannot form i-motifs (CTCTAA repeats). The surprising results came from the control experiments. We found that the ionic strength of the solution had a greater effect on the compactness of the gas-phase structures than the solution folding state. This means that electrosprayed ions keep a memory of the charging process, which is influenced by the electrolyte concentration. We discuss these results in light of the analyte partitioning between the droplet interior and droplet surface, which in turn influences the probability of being ionized via a charged residue-type pathway or a chain extrusion-type pathway.
La spectrométrie de mobilité ionique (IMS) est devenue populaire pour caractériser le pliage des biomolécules. De nombreuses études ont montré que les protéines repliées en solution restent repliées en phase gazeuse, alors que les protéines dépliées en solution adoptent des conformations plus étendues en phase gazeuse. Ici, nous discutons du caractère général de ce principe. Nous avons étudié les ADN simple brins (séquences télomériques humaines riches en cytosine avec répétitions CCCTAA), qui se replient en une structure de motif intercalé (i-motif) d'une manière dépendant du pH, grâce à la formation de paires de bases C-H +-C. Comme la formation de motifs i-motifs est favorisée à faible force ionique, nous avons pu étudier le comportement des structures i-motifs ESI-IMS-MS à pH ~5,5 sur une large gamme de concentrations en acétate d'ammonium (15 mM à 100 mM). Les expériences de contrôle consistent soit en la même séquence à pH ~7,5 (à ce pH la séquence est dépliée), soit en des variantes de séquence qui ne peuvent pas former d'i-motifs (répétitions CTCTAA). Les résultats surprenants proviennent des expériences de contrôle. Nous avons constaté que la force ionique de la solution avait un effet plus important sur la compacité des structures en phase gazeuse que l'état de repliement de la solution. Cela signifie que les ions produits par électrospray gardent une mémoire du processus d'acquisition de la charge, et que celui-ci est influencé par la concentration de l'électrolyte. Nous discutons de ces résultats à la lumière de la répartition de l'analyte entre l'intérieur des gouttelettes et la surface des gouttelettes, réaprtition qui à son tour influence la probabilité pour la molécule d'être ionisée par une voie de type résidu chargé ou par une voie d'extrusion de la chaîne.
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Origine : Fichiers produits par l'(les) auteur(s)
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