大分子组装体的单粒子电荷检测质谱法

非变性质谱是一种非常强大的工具，可以对兆道尔顿范围内的完整大分子进行质量的分析，从而可以确定被检测分子的组成，翻译后修饰以及配体等等信息。但是质谱直接检测的信号不是质量，而是是质荷比。对电喷雾电离产生多价态离子，常用的方法是通过价态分布中的连续谱峰进行匹配从而确定价态，进一步求产出对应的精确分子量。但这种方式有一个局限性就是只有当相同分子种类的多价态可以被准确测定和归属，而这个要求对于较大的异质蛋白复合物，例如高度糖基化，淀粉样蛋白原纤维，包装基因组的病毒以及含有多个脂质分子的膜蛋白复合体来说是非常不现实的，在单体结构中即使出现了很小的变化也会在完整复合物中出现广泛的分布，这些加宽的质量分布会进一步导致连续价态之间的信号重叠，使得无法正确归属离子。

 那么如果有一种方法可以一次测量一个离子，就可以避免由于分辨率不足而导致的信号卷积问题，所以作者就考虑可以不可以把单离子检测和离子电荷测定相结合，从而可以直接对单离子的质量进行测定，由于原来的工作中作者已经实现800 kDa GroEL复合物的单离子检测，所以目前需要解决的就是在单离子条件下对离子电荷的测定。在orbitrap中，离子的电荷数决定了感应电流的振幅，进而决定了质谱图中输出的相应频率的强度，而这与信号的频率（即质荷比）无关，所以确定信号强度和电荷之间的比例关系即可确定大分子质量。作者将qinshou棚病毒颗粒样品稀释至纳摩尔水平，进一步缩短采样时间至毫秒量级等方式减少离子传输，完成了单次扫描，可以看到虽然同时扫描到了很多离子，但是谱中存在一个非常特异的离子用于后续解析，多次采集后可以看到大多数离子的质荷比都处于41000范围内，带有大约220个电荷。为了定量确定单离子强度和电荷之间的对应关系，作者利用了被精确测定过的质量从150 KDa到9.4 MDa的蛋白复合物进行单离子测定。通过每个价态200个随机离子的采样以及后续线性回归模型的处理，得到了线性相关函数，且其r2为0.997。为了说明加入单电荷强度这一信息维度的重要性，作者对天然存在共生变体IgM进行检测，当作者利用CD-MS去直接检测时，可以看到有三种同时存在的不同的寡聚体信号由，但由于IgM上有多个糖基化修饰导致了高度的异质性 所以对应的峰宽且相互重叠，导致无法进行电荷分配。而进一步加入强度这一维度的信息后，从而可以使用 轻度阈值对每个物种的信号进行提取分离，进入确定电荷以及分子量。作者后也利用新技术对空的和包装好的腺相关病毒颗粒（AAV）在质谱上实现了精确的区分。