エネルギー伝達,展開,そして断片化ダイナミクスは,N-プロトネートオクタグリシンのH-SAM表面との衝突で発生する
George L Barnes1, William L Hase
1Department of Chemistry and Biochemistry, Texas Tech University, Lubbock, Texas 79409, USA.
Journal of the American Chemical Society
|November 26, 2009
まとめ
シミュレーションでは,ペプチドが表面と衝突すると,展開と断片化が生じることが示されています. ペプチドへのエネルギー転送は実験と一致し,表面エネルギー転送は衝突エネルギーとともに増加する.
科学分野:
- 計算化学はコンピュータ化学である.
- 表面科学とは,地表科学のことである.
- バイオフィジックス 生物物理学
背景:
- ペプチドと表面の相互作用を理解することは,プロテオミクスや材料科学などの分野にとって極めて重要です.
- ダイレクトダイナミクスシミュレーションは,衝突時の複雑なエネルギー転送と断片化プロセスに関する洞察を提供します.
研究 の 目的:
- QM+MMシミュレーションを使用して,オクタネチオール自己組み立てモノレイヤー (H-SAM) とのN-プロトン化されたオクタグリシン (gly(8) -H(+)) の衝突のダイナミクスを調査する.
- シミュレーション結果を検証とより深い理解のために実験データと比較する.
主な方法:
- PM3とRM1のQM+MMのダイナミックシミュレーションを実施しました.
- 5~110 eVの衝突エネルギーと0°と45°のインシデントアングルの8 psの計算軌道.
- エネルギー移転,断片化,形状の変化を分析した.
主要な成果:
- エネルギー転送のPM3とRM1の方法の間で良好な合意がみられたが,断片化時間スケールの違いがあった.
- ペプチドとH-SAMの両方の衝突エネルギーと内部エネルギー分布の間の線形関係が観察されました.
- 45度のインシデント・アングルがペプチドへのエネルギー転送を増加させ,ベータシートのような構造に展開するなど,重要な形状の変化を誘導することを実証した.
- 陽子の移転によって促進されるより高いエネルギーで非破壊的な断片化が観察され,RM1シミュレーションでより多くの断片化が観察されました.
結論:
- ペプチドと表面の衝突は,重要な形状の変化と断片化を誘発する.
- シミュレーションの結果,特に正常発生時のエネルギー伝達は,実験結果とよく一致しています.
- 衝突角度と衝突エネルギーは,ペプチドと表面の相互作用の結果を決定する上で重要な役割を果たします.
関連する概念動画
01:20Mass Spectrometry: Molecular Fragmentation Overview
The ionization of a molecule into a molecular ion inside the mass spectrometer causes instability in the molecule's structure due to the loss of an electron. This eventually leads to the fragmentation or breaking of some bonds in the molecule. The fragmentation occurs predominantly at specific bonds to yield relatively stable fragments.
One type of fragmentation pattern is the cleavage of a single bond in the molecular ion. The cleavage leads to a radical and a cation. The cleavage can occur at...
One type of fragmentation pattern is the cleavage of a single bond in the molecular ion. The cleavage leads to a radical and a cation. The cleavage can occur at...
01:01Mass Spectrometry: Carboxylic Acid, Ester, and Amide Fragmentation
The fragmentation patterns observed for compounds such as carboxylic acids, esters, and amides in the mass spectra include ⍺-cleavage and McLafferty rearrangement. Fragmentation by ⍺-cleavage preferentially occurs at the carbon-carbon bond at the ⍺-position next to the carboxylic group to generate a neutral radical and a cation. Long chain compounds with hydrogen at their γ-carbon undergo McLafferty rearrangement to give a radical cation and a neutral alkene.
For example, the fragmentation of...
For example, the fragmentation of...
00:53Mass Spectrometry: Alkyne Fragmentation
The fragmentation of alkynes preferentially occurs at the carbon–carbon bond between the α and β carbon of the alkyne bond to generate a 3-propynyl cation (or propargyl cation). In terminal alkynes, there is the only type of fragmentation that yields the 3-propynyl cation. The unsubstituted 3-propynyl cation exhibits a peak at a mass-to-charge ratio of 39. In internal alkynes, the 3-propynyl cation is substituted. For example, 2-pentyne fragments into methyl-substituted 3-propynyl cation, which...
01:03Mass Spectrometry: Alcohol Fragmentation
Alcohols (R-OH) ionize to lose one non-bonded electron from the oxygen atom, forming molecular ions. Due to their tendency to fragment rapidly, the intensity of the molecular ion peak in the mass spectrum is weak or sometimes absent. The fragmentation patterns for alcohols occur in two ways, i.e. ⍺-cleavage and dehydration. During ⍺-cleavage, the bond at the ⍺-position adjacent to the hydroxyl group cleaves to give a resonance-stabilized cation and a radical. However, intramolecular dehydration...
01:18Mass Spectrometry: Long-Chain Alkane Fragmentation
The molecular ions of linear alkanes prefer to fragment at the carbon-carbon bond away from the end of the chain since the cleavage of an inner bond creates a stable carbocation and a stable radical. Consequently, the mass signals of linear alkanes feature intense peaks in the middle of the mass-to-charge ratio plot with weaker peaks on either end. The fragmentation of each carbon-carbon bond with the release of a methyl group in each splitting leads to prominent peaks in the mass spectra...
00:59Mass Spectrometry: Alkene Fragmentation
Alkenes lose one electron from the unsaturated π bond upon ionization and form stable molecular ions. Further fragmentation of alkenes occurs through three different reaction pathways. The most prominent fragmentation is the cleavage at the allylic position. The resultant allylic carbocation is resonance stabilized. In the mass spectra of terminal alkenes, this fragment appears at a mass-to-charge ratio of 41. In the internal alkenes, where there are two choices of allylic cleavage, the...