Введение
Обмен водорода и дейтерия (также называемый обменом HD или H/D) - химическая реакция, в которой ковалентно связанный атом водорода заменяется атомом дейтерия или наоборот. Его можно применять наиболее легко к обмениваемым протонам и дейтеронам, где такое преобразование происходит в присутствии подходящего источника дейтерия без каких-либо катализаторов. Использование кислотных, основополагающих или металлических катализаторов в сочетании с условиями повышенной температуры и давления может способствовать обмену необмениваемых атомов водорода, если только субстрат прочен в условиях и используемых реагентах. Это часто приводит к пердеутерированию: обмену водородом-деутерием всех необменимых атомов водорода в молекуле. Примером обмениваемых протонов, которые обычно исследуются таким образом, являются протоны амидов в костном мозге белка.
Реакция обмена
В протическом растворе обмениваемые протоны, такие как гидроксильные или аминовые группы, обмениваются протонами с растворителем. Если D2O является растворителем, деутероны будут включены в эти позиции. Реакцию обмена можно проследить с помощью различных методов (см. Обнаружение). Поскольку этот обмен является равновесной реакцией, молярное количество дейтерия должно быть высоким по сравнению с обмениваемыми протонами субстрата. Например, дейтерий добавляется к белку в H2O путем разбавления раствора H2O D2O (например, десятикратным). Обычно обмен осуществляется при физиологическом pH (7,08,0), где белки находятся в своем наиболее естественном ансамбле конформационных состояний. Основным недостатком является то, что для этого требуется предварительное назначение спектра для рассматриваемого белка. Это может быть очень трудоемким, и обычно ограничивает метод белками меньше 25 кДа. Поскольку для записи спектра HSQC требуется от нескольких минут до нескольких часов, амиды, которые быстро обмениваются, должны измеряться с использованием других последовательностей импульсов.
Массовая спектрометрия
Массовая спектрометрия обмена водорода и дейтерия (HX MS или HDX MS) позволяет определить общее содержание дейтерия в молекулах, которые прошли обмен водорода и дейтерия. Из-за необходимости подготовки образца, как правило, считается, что он обеспечивает точное измерение только необменимых атомов водорода. Это также может включать в себя обмен H / D в газовой фазе или обмен фазы раствора до ионизации. В спектроскопии NMR она имеет несколько преимуществ в отношении анализа реакций обмена HD: требуется гораздо меньше материала, концентрация образца может быть очень низкой (до 0,1 uM), предел размера гораздо больше, и данные обычно могут быть собраны и интерпретированы гораздо быстрее. Однако, путем тщательной оптимизации параметров прибора, которые вызывают ионное нагревание, смешивание водорода может быть сведено к минимуму до степени, которая сохраняет изотопную маркировку фазы раствора, пока фрагментация не может быть выполнена с использованием техники, в которой не происходит смешивание. Недавно ультрафиолетовая фотодисоциирование (UVPD) также была исследована как возможный метод фрагментации для локализации дейтерия в пептидах и белках. В этой связи выводы были неоднозначными, в то время как можно получить фрагменты UVPD, которые не подверглись скремблированию при определенных условиях, другие показали, что скремблирование может происходить как для пептидов, так и для белков во время самого этапа фрагментации UVPD. То есть, если экспериментальные условия благоприятствуют прямой диссоциации и ион прекурсора сохраняется при низких внутренних энергиях до и во время фрагментации, уровень дейтерия в полученных фрагментах будет соответствовать нескрамблированному прекурсору. и белко- белковое взаимодействие.
HDX сайт онлайн веб-сервер
HDXsite - это онлайн-веб-сервер, который включает в себя некоторые приложения, такие как HDX-моделятор, увеличивающий разрешение экспериментальных HDX-данных и моделирующий факторы защиты для отдельных остатков.