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电荷检测质谱法分析百万道尔顿大小的 DNA：纳电喷雾中的熵捕获和剪切
摘要：用传统质谱法分析核酸时，反离子会造成质量不均匀，限制可分析的 DNA 大小，因此分析起来十分复杂。在这项研究中，我们使用电荷检测质谱法分析兆道尔顿大小的 DNA，从而克服了这一限制。使用正模式电喷雾，我们发现 DNA 质粒的电荷分布截然不同。低电荷群体的电荷像紧凑的 DNA 折纸一样，而高电荷群体的电荷分布范围很广。对于高电荷群体，测量质量与 DNA 序列预期质量之间的偏差始终在 1% 左右。对于低电荷群体，偏差更大且变化更大。高电荷群体归因于随机卷曲配置中的超螺旋质粒，其宽电荷分布是由随机卷曲可以采用的丰富多样的几何形状造成的。高分辨率测量表明，随着电荷的增加，质量分布会略微向低质量方向移动。低电荷群体归因于质粒的浓缩形式。我们认为凝聚形式是由熵捕获引起的，其中随机线圈必须经历几何变化才能挤过泰勒锥并进入电喷雾液滴。对于较大的质粒，剪切（机械破碎）发生在电喷雾期间或电喷雾界面。降低盐浓度可以减少剪切。■简介质谱 (MS) 在核酸表征中发挥着重要作用。1、2 电喷雾和基质辅助激光解吸/电离 (MALDI) 都已用于将 DNA 和 RNA 离子引入气相进行分析，但 MALDI 与飞行时间 (TOF) MS 的组合应用最为广泛。例如，MALDI-TOF 继续用于表征单核苷酸多态性 (SNP)，这可提供有关疾病易感性遗传特征的重要信息。对于突变和 SNP 的分析，只需要分析小于 25 nt 的小寡核苷酸（核苷酸）。这是幸运的，因为反离子（通常是 Na +、K + 或 Mg 2+）与 DNA 和 RNA 的高电荷磷酸骨架结合，导致峰宽和灵敏度降低。已经开发出几种方法来脱盐核酸。3、4 然而，由金属离子加合引起的异质性会随着尺寸的增加而增加，并且由于电荷状态分辨率的丧失，常规 MS 不再可能分析兆道尔顿大小的 DNA 和 RNA 物种。另一方面，新型疫苗和基因疗法等新兴疗法携带着大量的遗传物质。基因组完整性对于有效的治疗是必不可少的，对完整基因组的质量测量提供了一种快速而直接的方法来检查缺失和添加。5