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质子在原生电喷雾电离质谱中的 DNA 转移:量子力学/分子力学研究。

Proton Transfers to DNA in Native Electrospray Ionization Mass Spectrometry: A Quantum Mechanics/Molecular Mechanics Study.

机构信息

Computational Biomedicine (IAS-5/INM-9), Forschungszentrum Jülich GmbH, Wilhelm-Johnen-Straße, 52428 Jülich, Germany.

Institute for Research in Biomedicine (IRB) Barcelona, The Barcelona Institute of Science and Technology, Baldiri Reixac 10, 08028 Barcelona, Spain.

出版信息

J Phys Chem Lett. 2022 Dec 29;13(51):12004-12010. doi: 10.1021/acs.jpclett.2c03100. Epub 2022 Dec 20.

DOI:10.1021/acs.jpclett.2c03100
PMID:36540944
原文链接:https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC9806827/
Abstract

Native electrospray ionization-ion mobility mass spectrometry (N-ESI/IM-MS) is a powerful approach for low-resolution structural studies of DNAs in the free state and in complex with ligands. Solvent vaporization is coupled with proton transfers from ammonium ions to the DNA, resulting in a reduction of the DNA charge. Here we provide insight into these processes by classical molecular dynamics and quantum mechanics/molecular mechanics free energy calculations on the d(GpCpGpApApGpC) heptamer, for which a wealth of experiments is available. Our multiscale simulations, consistent with experimental data, reveal a highly complex scenario. The proton either sits on one of the molecules or is fully delocalized on both, depending on the level of hydration of the analytes and the size of the droplets formed during the electrospray experiments. This work complements our previous study of the intramolecular proton transfer on the same heptamer occurring after the processes studied here, and together, they provide a first molecular view of proton transfer in N-ESI/IM-MS.

摘要

天然电喷雾电离-离子淌度质谱(N-ESI/IM-MS)是一种强大的方法,可用于在游离状态和与配体结合的情况下对 DNA 进行低分辨率结构研究。溶剂蒸发与铵离子向 DNA 的质子转移耦合,导致 DNA 电荷减少。在这里,我们通过对 d(GpCpGpApApGpC) 七聚体的经典分子动力学和量子力学/分子力学自由能计算,深入了解这些过程,该七聚体有大量的实验数据。我们的多尺度模拟与实验数据一致,揭示了一个高度复杂的情况。质子要么坐在其中一个分子上,要么完全在两个分子上离域,这取决于分析物的水合程度以及在电喷雾实验过程中形成的液滴的大小。这项工作补充了我们之前对同一七聚体上发生的分子内质子转移的研究,两者共同为 N-ESI/IM-MS 中的质子转移提供了第一个分子视角。

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