Electron capture dissociation of gaseous multiply-charged proteins is favored at disulfide bonds and other sites of high hydrogen atom affinity

Journal of the American Chemical Society

Volumn 121, Issue 12, 1999, Pages 2857-2862

  Zubarev, Roman A ^a   Kruger, Nathan A ^a   Fridriksson, Einar K ^a   Lewis, Mark A ^a   Horn, David M ^a   Carpenter, Barry K ^a   McLafferty, Fred W ^a  

^a Department of Population Medicine and Diagnostic Sciences   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

HYDROGEN;

ARTICLE; DISSOCIATION; DISULFIDE BOND; ELECTRON CAPTURE DETECTION; ELECTRON TRANSPORT; MASS SPECTROMETRY; SEQUENCE ANALYSIS;

EID: 0033620364     PISSN: 00027863     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/ja981948k     Document Type: Article

References (53)

1. Fenn, J. B.; Mann, M.; Meng, C. K.; Wong, S. F.; Whitehouse, C. M. Science 1989, 246, 64-71. Loo, J. A.; Edmonds, C. G.; Udseth, H. R.; Smith, R. D. Anal. Chem. 1990, 62, 693-698. Gaskell, S. J. J. Mass Spectrom. 1997, 32, 677-688.
2. Fenn, J. B.; Mann, M.; Meng, C. K.; Wong, S. F.; Whitehouse, C. M. Science 1989, 246, 64-71. Loo, J. A.; Edmonds, C. G.; Udseth, H. R.; Smith, R. D. Anal. Chem. 1990, 62, 693-698. Gaskell, S. J. J. Mass Spectrom. 1997, 32, 677-688.
3. Fenn, J. B.; Mann, M.; Meng, C. K.; Wong, S. F.; Whitehouse, C. M. Science 1989, 246, 64-71. Loo, J. A.; Edmonds, C. G.; Udseth, H. R.; Smith, R. D. Anal. Chem. 1990, 62, 693-698. Gaskell, S. J. J. Mass Spectrom. 1997, 32, 677-688.
4. McLafferty, F. W. Acc. Chem. Res. 1994, 27, 379-386. Williams, E. R. Anal. Chem. 1998, 70, 179A-185A.
5. McLafferty, F. W. Acc. Chem. Res. 1994, 27, 379-386. Williams, E. R. Anal. Chem. 1998, 70, 179A-185A.
6. Valaskovic, G. A.; Kelleher, N. L.; McLafferty, F. W. Science 1996, 273, 1199-1202.
7. Kelleher, N. L.; Nicewonger, R. B.; Begley, T. P.; McLafferty, F. W. Biol. Chem. 1997, 272, 32215-32220. Kelleher, N. L.; Senko, M. W.; Siegel, M. W.; McLafferty, F. W. J. Am. Soc. Mass Spectrom. 1997, 8, 380-383. Wood, T. D.; Guan, Z.; Borders, C. L., Jr.; Kenyon, G. L.; McLafferty, F. W. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1998, 95, 3362-3365.
8. Kelleher, N. L.; Nicewonger, R. B.; Begley, T. P.; McLafferty, F. W. Biol. Chem. 1997, 272, 32215-32220. Kelleher, N. L.; Senko, M. W.; Siegel, M. W.; McLafferty, F. W. J. Am. Soc. Mass Spectrom. 1997, 8, 380-383. Wood, T. D.; Guan, Z.; Borders, C. L., Jr.; Kenyon, G. L.; McLafferty, F. W. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1998, 95, 3362-3365.
9. Kelleher, N. L.; Nicewonger, R. B.; Begley, T. P.; McLafferty, F. W. Biol. Chem. 1997, 272, 32215-32220. Kelleher, N. L.; Senko, M. W.; Siegel, M. W.; McLafferty, F. W. J. Am. Soc. Mass Spectrom. 1997, 8, 380-383. Wood, T. D.; Guan, Z.; Borders, C. L., Jr.; Kenyon, G. L.; McLafferty, F. W. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1998, 95, 3362-3365.
10. McLuckey, S. A.; Habibi-Goudarzi, S. J. Am. Chem. Soc. 1993, 115, 12085-12095. Limbach, P. A.; Grain, P. F.; McCloskey, J. A. J. Am. Chem. Soc. Mass Spectrom. 1995, 6, 27-39. Little, D. P.; Aaserud, D. J.; Valaskovic, G. A.; McLafferty, F. W. J. Am. Chem. Soc. 1996, 118, 9352- 9359. McLafferty, F. W.; Aaserud, D. J.; Guan, Z.; Little, D. P.; Kelleher, N. L. Int. J. Mass Spectrom. Ion Processes 1997, 165/166, 457-466.
11. McLuckey, S. A.; Habibi-Goudarzi, S. J. Am. Chem. Soc. 1993, 115, 12085-12095. Limbach, P. A.; Grain, P. F.; McCloskey, J. A. J. Am. Chem. Soc. Mass Spectrom. 1995, 6, 27-39. Little, D. P.; Aaserud, D. J.; Valaskovic, G. A.; McLafferty, F. W. J. Am. Chem. Soc. 1996, 118, 9352- 9359. McLafferty, F. W.; Aaserud, D. J.; Guan, Z.; Little, D. P.; Kelleher, N. L. Int. J. Mass Spectrom. Ion Processes 1997, 165/166, 457-466.
12. McLuckey, S. A.; Habibi-Goudarzi, S. J. Am. Chem. Soc. 1993, 115, 12085-12095. Limbach, P. A.; Grain, P. F.; McCloskey, J. A. J. Am. Chem. Soc. Mass Spectrom. 1995, 6, 27-39. Little, D. P.; Aaserud, D. J.; Valaskovic, G. A.; McLafferty, F. W. J. Am. Chem. Soc. 1996, 118, 9352-9359. McLafferty, F. W.; Aaserud, D. J.; Guan, Z.; Little, D. P.; Kelleher, N. L. Int. J. Mass Spectrom. Ion Processes 1997, 165/166, 457-466.
13. McLuckey, S. A.; Habibi-Goudarzi, S. J. Am. Chem. Soc. 1993, 115, 12085-12095. Limbach, P. A.; Grain, P. F.; McCloskey, J. A. J. Am. Chem. Soc. Mass Spectrom. 1995, 6, 27-39. Little, D. P.; Aaserud, D. J.; Valaskovic, G. A.; McLafferty, F. W. J. Am. Chem. Soc. 1996, 118, 9352- 9359. McLafferty, F. W.; Aaserud, D. J.; Guan, Z.; Little, D. P.; Kelleher, N. L. Int. J. Mass Spectrom. Ion Processes 1997, 165/166, 457-466.
14. (a) Loo, J. A.; Udseth, H. R.; Smith, R. D. Rapid Commun. Mass Spectrom. 1988, 2, 207-210.
15. (b) Gauthier, J. W.; Trautman, T. R.; Jacobsen, D. B. Anal. Chim. Acta 1991, 246, 211-215.
16. (c) Senko, M. W.; Speir, J. P.; McLafferty, F. W. Anal. Chem. 1994, 66, 2801-2808.
17. Loo, J. A.; Edmonds, C. G.; Udseth, H. R.; Smith, R. D. Anal. Chem. 1990, 62, 693-698. Speir, J. P.; Senko, M. W.; Little, D. P.; Loo, J. A.; McLafferty, F. W. J. Mass Spectrom. 1995, 30, 39-42. High energy (10 keV) CAD can cleave S-S in singly charged cations: Stults, J. T.; Bourell, J. H.; Canova-Davis, E.; Ling, V. T.; Larame, G. R.; Winslow, J. W.; Griffin, P. R.; Rinderknecht, E.; Vandlin, R. L. Biomed. Environ. Mass Spectrom. 1990, 19, 655-664.
18. Loo, J. A.; Edmonds, C. G.; Udseth, H. R.; Smith, R. D. Anal. Chem. 1990, 62, 693-698. Speir, J. P.; Senko, M. W.; Little, D. P.; Loo, J. A.; McLafferty, F. W. J. Mass Spectrom. 1995, 30, 39-42. High energy (10 keV) CAD can cleave S-S in singly charged cations: Stults, J. T.; Bourell, J. H.; Canova-Davis, E.; Ling, V. T.; Larame, G. R.; Winslow, J. W.; Griffin, P. R.; Rinderknecht, E.; Vandlin, R. L. Biomed. Environ. Mass Spectrom. 1990, 19, 655-664.
19. Loo, J. A.; Edmonds, C. G.; Udseth, H. R.; Smith, R. D. Anal. Chem. 1990, 62, 693-698. Speir, J. P.; Senko, M. W.; Little, D. P.; Loo, J. A.; McLafferty, F. W. J. Mass Spectrom. 1995, 30, 39-42. High energy (10 keV) CAD can cleave S-S in singly charged cations: Stults, J. T.; Bourell, J. H.; Canova-Davis, E.; Ling, V. T.; Larame, G. R.; Winslow, J. W.; Griffin, P. R.; Rinderknecht, E.; Vandlin, R. L. Biomed. Environ. Mass Spectrom. 1990, 19, 655-664.
20. Qin, J.; Chait, B. T. Anal. Chem. 1997, 69, 4002-4009.
21. Zuharev, R. A.; Kelleher, N. L.; McLafferty, F. W. J. Am. Chem. Soc. 1998, 120, 3265-3266.
22. The omitted protons in these equations are discussed in the text.
23. Beu, S. C.; Senko, M. W.; Quinn, J. P.; Wampler, F. M., III; McLafferty, F. W. J. Am. Soc. Mass Spectrom. 1993, 4, 557-565.
24. ECD spectra of peptides: Kruger, N. A.; Zubarev, R. A.; Horn, D. M.; McLafferty, F. W. Int. J. Mass Spectrom. In press.
25. Zubarev, R. A.; Fridriksson, E. K.; Horn, D. M.; Kelleher, N. L.; Kruger, N. A.; Carpenter, B. K.; McLafferty, F. W. To be submitted for publication.
26. Marshall, A. G.; Wang, T. C. L.; Ricca, T. L. J. Am. Chem. Soc. 1985, 107, 7893-7897.
27. (a) Little, D. P.; Speir, J. P.; Senko, M. W.; O'Connor, P. B.; McLafferty, F. W. Anal. Chem. 1994, 66, 2809-2815.
28. (b) Price, W. D.; Schnier, P. D.; Williams, E. R. Anal. Chem. 1996, 68, 859-866.
29. Matrix-assisted laser desorption ionization at high photon intensity can also give c, z• products (Brown, R. S.; Lennon, J. J. Anal. Chem. 1995, 67, 3990-3999) so that ECD offers an explanation for these unexpected MALDI observations.
30. Without zero-point energy corrections: Gaussian 94, Revision E.2, Frisch, M. J.; Trucks, G. W.; Schlegel, H. B.; Gill, P. M. W.; Johnson, B. G.; Robb, M. A.; Cheeseman, J. R.; Keith, T.; Petersson, G. A.; Montgomery, J. A.; Raghavachari, K.; Al-Laham, M. A.; Zakrzewski, V. G.; Ortiz, J. V.; Foresman, J. B.; Cioslowski, J.; Stefanov, B. B.; Nanayakkara, A.; Challacombe, M.; Peng, C. Y.; Ayala, P. Y.; Chen, W.; Wong, M. W.; Andres, J. L.; Replogle, E. S.; Gomperts, R.; Martin, R. L.; Fox, D. J.; Binkley, J. S.; Defrees, D. J.; Baker, J.; Stewart, J. P.; Head-Gordon, M.; Gonzalez, C.; Pople, J. A. Gaussian, Inc.: Pittsburgh, PA, 1995. Beck, A. D. J. Chem. Phys. 1993, 98, 5648. Lee, C.; Yang, W.; Parr, R. G. Phys. Rev. 1988, 37, 785.
31. Without zero-point energy corrections: Gaussian 94, Revision E.2, Frisch, M. J.; Trucks, G. W.; Schlegel, H. B.; Gill, P. M. W.; Johnson, B. G.; Robb, M. A.; Cheeseman, J. R.; Keith, T.; Petersson, G. A.; Montgomery, J. A.; Raghavachari, K.; Al-Laham, M. A.; Zakrzewski, V. G.; Ortiz, J. V.; Foresman, J. B.; Cioslowski, J.; Stefanov, B. B.; Nanayakkara, A.; Challacombe, M.; Peng, C. Y.; Ayala, P. Y.; Chen, W.; Wong, M. W.; Andres, J. L.; Replogle, E. S.; Gomperts, R.; Martin, R. L.; Fox, D. J.; Binkley, J. S.; Defrees, D. J.; Baker, J.; Stewart, J. P.; Head- Gordon, M.; Gonzalez, C.; Pople, J. A. Gaussian, Inc.: Pittsburgh, PA, 1995. Beck, A. D. J. Chem. Phys. 1993, 98, 5648. Lee, C.; Yang, W.; Parr, R. G. Phys. Rev. 1988, 37, 785.
32. Without zero-point energy corrections: Gaussian 94, Revision E.2, Frisch, M. J.; Trucks, G. W.; Schlegel, H. B.; Gill, P. M. W.; Johnson, B. G.; Robb, M. A.; Cheeseman, J. R.; Keith, T.; Petersson, G. A.; Montgomery, J. A.; Raghavachari, K.; Al-Laham, M. A.; Zakrzewski, V. G.; Ortiz, J. V.; Foresman, J. B.; Cioslowski, J.; Stefanov, B. B.; Nanayakkara, A.; Challacombe, M.; Peng, C. Y.; Ayala, P. Y.; Chen, W.; Wong, M. W.; Andres, J. L.; Replogle, E. S.; Gomperts, R.; Martin, R. L.; Fox, D. J.; Binkley, J. S.; Defrees, D. J.; Baker, J.; Stewart, J. P.; Head- Gordon, M.; Gonzalez, C.; Pople, J. A. Gaussian, Inc.: Pittsburgh, PA, 1995. Beck, A. D. J. Chem. Phys. 1993, 98, 5648. Lee, C.; Yang, W.; Parr, R. G. Phys. Rev. 1988, 37, 785.
33. Fridriksson, E. K.; Baird, B. A.; Holowka, D. A.; McLafferty, F. W. To be submitted for publication.
34. (a) Suckau, D.; Shi, Y.; Beu, S. C.; Senko, M. W.; Quinn, J. P.; Wampler, F. M., III; McLafferty, F. W. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1993, 90, 790-793.
35. (b) Wood, T. D.; Chorush, R. A.; Wampler, F. M., III; Little, D. P.; O'Connor, P. B.; McLafferty, F. W. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1995, 92, 2451-2454.
36. (c) McLafferty, F. W.; Guan, Z.; Haupts, U.; Wood, T. D.; Kelleher, N. L. J. Am. Chem. Soc. 1998, 120, 4732-4740.
37. Schnier, P. D.; Gross, D. S.; Williams, E. R. J. Am. Chem. Soc. 1995, 117, 6247-6757.
38. Ngwyen, V. Q.; Turecek, F. J. Mass Spectrom. 1996, 31, 1173-1184.
39. Kruger, N. A.; Zubarev, R. A.; Carpenter, B. K.; Kelleher, N. L.; Horn, D. M.; McLafferty, F. W. Int. J. Mass Spectrom. In press.
40. 24b These proposals are under further investigation.
41. (a) Held, A.; Schlag, E. W. Acc. Chem. Res. 1998, 31, 467-473.
42. (b) Johnson, R.; Mitchell, B. A. Advances in Gas Phase Ion Chemistry; Adams, N. G., Babcock, L. M., Eds.; JAI Press: Greenwich, CT, 1998; Vol. 3.
43. Jeon, S.-J.; Raskin, A. B.; Gellene, G. I.; Porter, R. F. J. Am. Chem. Soc. 1985, 107, 4129-4133.
44. Oref, I.; Rabinovitch, B. S. Acc. Chem. Res. 1979, 12, 166.
45. Vekey, K.; Brenton, A. G.; Beynon, J. H. J. Phys. Chem. 1986, 90, 3569-3577.
46. McLafferty, F. W. Science 1990, 247, 925-929.
47. Ogorzalek-Loo, R. R.; Udseth, H. R.; Smith, R. D. J. Am. Soc. Mass Spectrom. 1992, 3, 695-705. Stephenson, J. C., Jr.; McLuckey, S. A. J. Am. Chem. Soc. 1996, 118, 7390-7397. McLuckey, S. A.; Stephenson, J. C. Jr.; Asano, K. G. Anal. Chem. 1998, 70, 1198-1202.
48. Ogorzalek-Loo, R. R.; Udseth, H. R.; Smith, R. D. J. Am. Soc. Mass Spectrom. 1992, 3, 695-705. Stephenson, J. C., Jr.; McLuckey, S. A. J. Am. Chem. Soc. 1996, 118, 7390-7397. McLuckey, S. A.; Stephenson, J. C. Jr.; Asano, K. G. Anal. Chem. 1998, 70, 1198-1202.
49. Ogorzalek-Loo, R. R.; Udseth, H. R.; Smith, R. D. J. Am. Soc. Mass Spectrom. 1992, 3, 695-705. Stephenson, J. C., Jr.; McLuckey, S. A. J. Am. Chem. Soc. 1996, 118, 7390-7397. McLuckey, S. A.; Stephenson, J. C. Jr.; Asano, K. G. Anal. Chem. 1998, 70, 1198-1202.
50. Sablier, M.; Mestdagh, H.; Poisson, L.; Leymarie, N.; Rolando, C. J. Am. Soc. Mass Spectrom. 1997, 8, 587-593.
51. McLafferty, F. W.; Turecek, F. J. Interpretation of Mass Spectra, 4th ed.; University Science Books: Mill Valley, CA, 1993.
52. Dill, J. D.; McLafferty, F. W. J. Am. Chem. Soc. 1978, 100, 2907-2908. Nobes, R. H.; Bouma, W. J.; Radom, L. J. Am. Chem. Soc. 1984, 106, 2774-2781.
53. Dill, J. D.; McLafferty, F. W. J. Am. Chem. Soc. 1978, 100, 2907- 2908. Nobes, R. H.; Bouma, W. J.; Radom, L. J. Am. Chem. Soc. 1984, 106, 2774-2781.