Espectrometria de massa para proteínas

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Universidade Estadual do Rio Grande do Norte – UERN
Faculdade de Ciências Exatas e Naturais – FANAT
Departamento de Ciências Biológicas –DECB
Disciplina Biofísica – 7ª Período
Docente Prof. Dr. Hélio Filho
Discentes Douglas Lorenzon e Hávila Linhares
Mossoró, RN - 2018
I CICLO DE SEMINÁRIOS
Espectrometria de massa para proteínas
LINHARES, H.V.S.;
LORENZON, D.
	
DEFINIÇÃO
“Espectrometria de massas (MS, mass spectrometry) é uma técnica analítica extremamente específica em que moléculas em uma amostra são convertidas em íons em fase gasosa, que são subsequentemente separados no espectrômetro de massas de acordo com sua razão massa (m) sobre a carga (z), m/z.”
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Figura 1: Google imagens – meramente ilustrativa
 Abundância/Intensidade relativa 
Íons – picos (m/z)
ALTA SENSIBILIDADE
ESPECTROMETRIA
Interação de diferentes tipos de radiação com a matéria;
 Radiação Eletromagnética 
 Esclarecer estruturas orgânicas e inorgânicas 		
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RADIAÇÃO
M  M* + Energia (Liberando)
M* + Energia  M* (Absorvendo)
INFORMAÇÃO DOS DADOS
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Histórico
Em 1886, Eugen Goldstein (físico alemão) - "Kanalstrahlen" (raios canais). E em 1907, elementos de massa variável.
Wilhelm Wien (1898) identificou a presença de um elemento com carga positiva e massa igual a do hidrogênio.
Joseph J. Thomson, que em 1897 descobriu os elétrons.
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Histórico
1918, Arthur J. Dempster desenvolveu o primeiro espectrômetro moderno, e fez a importante descoberta do isótopo 235U.
Arthur J. Dempster 
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Histórico
Em 1919, Francis W. Aston também desenvolveu e melhorou seu espectrômetro de massas, o que lhe permitiu descobrir 212 isótopos.
Na década de 50, foi desenvolvida uma das principais técnicas de análise de massas, chamada de íon trap 
Espectrômetro de Francis W. Aston
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Histórico
John Bennett Fenn
Nos anos 80, John Bennett Fenn desenvolveu um método de ionização suave chamado de electrospray ionization, que permitiu a análise de macromoléculas com baixos níveis ou nenhuma fragmentação.
Juntamente com Koichi Tanaka, desenvolveu outra técnica suave de ionização chamada de soft laser desorption (1987)
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Ionização
Se um íon de massa, m, e carga, z, é acelerado por uma voltagem fixa, V, então cada molécula irá adquirir uma velocidade, v, e a energia cinética será dada por: 
zV = 1/2mv2
Quando esses íons são submetidos a um campo magnético, B, as suas trajetórias se torna curva com raio, r, obedecendo a seguinte equação:
BzV = mv2/r
A combinação das duas equações resulta em uma expressão que relaciona o campo magnético aplicado com a razão massa/carga:
m/z = B2r2/2V
O espectro produzido é portanto, um gráfico do número de íons detectados versus a razão massa/carga. 
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Estrutura de um espectrômetro de massas
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Métodos
Introdução de amostra
A inserção direta
A infusão direta (cromatografia)
A fonte de ionização:
Ionização por elétrons
Ionização química
Bombardeamento atômico rápido(FAB)
ionização química à pressão atmosférica
ionização por electrospray
A matriz de dessorção a laser assistida por ionização (MALDI)
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Métodos
Analisador de massas de baixa resolução:
o quadrupolo (Q),
o ion trap 3D (IT) ou linear (LIT)
Analisadores de alta resolução
o setor magnético acoplado com um setor elétrico, o tempo de voo (TOF)
Transformada de Fourier de ressonância cíclotron de íons (FT-ICR)
Orbitrap
O sistema de detecção e processam
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Métodos
O sistema de detecção e processam
etapa em que o detector transforma a corrente dos íons em sinal elétrico. Além disso, o detector amplifica o sinal obtido o qual pode ser processado por computador, criando, por conseguinte, o espectro de massas correspondente.
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Resolução
é a habilidade de um espectrômetro de massas distinguir entre íons de diferentes taxas m/z.
R = M/ΔM = Resolução
em que M corresponde a taxa m/z e ΔM a largura a meia altura(FWHM)
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Usos
Sequenciar biopolímeros como proteínas e oligossacarídeos;
Determinar como as drogas são utilizadas pelo organismo;
Realizar análises como a confirmação e quantificação de abuso de drogas;
Análise de poluentes ambientais;
Determinar a idade e origens de espécies em geoquímica e arqueologia;
Identificar e quantificar componentes de misturas orgânicas complexas. 
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MALDI-TOF
 Matrix-assisted laser desorption ionization (MALDI)
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Matriz
MALDI-TOF
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MALDI-TOF
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MALDI-TOF
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MALDI-TOF
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ANÁLISE DE MASSA
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ESI-TOF
Ionização por electrospray 
Gotículas cada vez menores
Ionização positiva
Tempo de voo
Baixa e alta massa
Sensível
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Adaptado de http://www.lamondlab.com/MSResource/images/lcms/ESI.jpg 
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Adaptado de Somogyi: Mass Spectrometry Instrumentation and Techniques 
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Adaptado de Somogyi: Mass Spectrometry Instrumentation and Techniques 
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Determinação da proteína IFN – α – 2b (MM = 19.266,3 Da) por ESI-MS, modo positivo. 
Adaptado de HPLC for Pharmaceutical Scientists 
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BANCO DE DADOS
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QUESTÕES 
A técnica de separação que utiliza o princípio de que diferentes espécies com cargas migram a diferentes velocidades quando submetidas a um campo elétrico, é a técnica de 
 a) cromatografia em contra-corrente. 
 b) espectrometria de massas. 
 c) eletroforese. 
 d) cromatografia
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QUESTÕES
Na fonte de ions, as amostras analisadas são ionizados antes da análise no espectrômetro de massa. Uma variedade de técnicas de ionização são utilizadas para a espectrometria de massas. As considerações mais importantes são a energia interna transferida durante o processo de ionização e as propriedades físico-químicas da substância, que pode ser ionizada. É considerado um exemplo de fonte de ionização a pressão atmosférica:
(A)eletronspray (ESI).
(B)ionização por impacto de elétrons (EI).
(C)ionização química (CI).
(D)ionização por desorção de matriz laser assistida (MALDI).
(E)termospray (TSP).
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Referências
MIRANDA, F. S. Espectrometria de massas. UFF. Disponível em <www.uff.br/lfqm/images/inorg...2/1-massas/1-ESPECTROSCOPIA_MASSAS.pdf> Último acesso: 28/05/18;
WILSON E WALKER. Principles and Techniques of Biochemistry and Molecular Biology. 7ed. Página 352;
USP. Espectrometria de massas. Disponível em <www2.iq.usp.br/docente/miyamoto/DEG_7_Espectrometria_de_massas.pdf> Último acesso: 28/05/18.
UFJF. Introdução a espectrometria de massa. Disponível em <www.ufjf.br/quimicaead/files/2013/05/8-Espectrometria-de-massa.pdf>. Último acesso: 28/05/18. 
PUC-RIO. Breve revisão de espectrometria de massa e da técnica. Disponível em <www2.dbd.puc-rio.br/pergamum/tesesabertas/0124802_03_cap_02.pdf>. Último acesso: 28/05/18. 
HOFFMANN, E. STROOBANT, V. Mass spectrometry: principles and applications. 3ed. John Wiley & sons, LTD. 2007.
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