激發內層電子及選擇性斷鍵應用於生物分子結構分析的可能性

The Possibility of Bio-molecule Structure Recognitions by Utilizing Core Excitation and Specific Dissociation

林宜學(Yi-Shiue Lin) ； 林惠如(Huei-Ru Lin) ； 劉振霖(Chen-Lin Liu)

《化學》 73卷4期 (2015/12) Pp. 265-275

https://doi.org/10.6623/chem.2015028

摘要

配合使用同步輻射軟X光及質譜分析的技術，期盼能偵測到生物分子的質譜特徵，以增加對生物分子結構分析的靈敏度及正確性。於過去兩年中，我們使用自行設計、建造一套垂直加速飛行時間質譜儀(orthogonal acceleration time-of-flight mass spectrometer)的儀器，進行氣化後分子的實驗研究，特別是胜肽、DNA\RNA、和醣的相關分子，當這些分子吸收軟X光光子後，分子中特定原子的內層電子被激發至特定分子軌域，同時達到游離及斷鍵的目的，再偵測其質量並分析其分解碎片的其他特性。利用此方法及其他科學家已經得知一些原子選擇性、位置選擇性的特點，我們亦發現：環狀分子雖然有明顯選擇性斷鍵的現象，不易找出被激發原子與化學鍵斷鍵位置的直接關聯；然而amide類的分子，有很明顯C-N鍵的斷裂，此C-N鍵在胜肽(peptide)中即為所謂peptide bond，是連接不同胺基酸的部分。將此研究應用於胜肽及蛋白質上，peptide bond會選擇性地斷裂，那待分析的質譜將會是不同組合的胺基酸，相比於一般質譜分析方法：每一個化學鍵都可能斷鍵的結果，此方法將會更容易進行分析。

關鍵字

同步輻射 ； 胜肽 ； 選擇性斷鍵 ； 飛行時質譜儀 ； 軟X光 ； 內層電子

並列摘要

We hope to measure specific mass characterizations to increase the sensitivity and accuracy on recognizing bio-molecule structures by utilizing soft X-ray from synchrotron and mass spectroscopy. We studied some vaporized molecules, especially the related ones of peptides, DNA/ RNA, and carbohydrates, by a home-built orthogonal acceleration time-of-flight mass spectrometer. A core electron of a molecule will be excited to a specific anti-bonding orbital following absorbing one soft X-ray photon. This molecule will be ionized and dissociated simultaneously after Auger decay. The ionic fragments are measured in order to observe the special mass characterizations. We found it's hard to find the intuitive excitation locations and the corresponding breaking bonds of cyclic molecules. For amides, the C-N bond, which is like the peptide bond in peptides, could be specifically broken with high branching ratios. Applying this result to peptides, the ionic fragments might be the differentcompositions of amino acids due to specifically breaking peptide bonds. It will be easier to analyze the mass spectra compared to the results from normal methods.

並列關鍵字

Synchrotron radiation ； Peptide ； Specific dissociation ； TOF MS ； Soft X-ray ； Core electron ； NEXAFS