Defining the stoichiometry and cargo load of viral and bacterial nanoparticles by Orbitrap mass spectrometry.
Defining the stoichiometry and cargo load of viral and bacterial nanoparticles by Orbitrap mass spectrometry.
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DOI：
10.1021/ja502616y
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发表时间：
2014-05-21
影响因子：
15
通讯作者：
Heck, Albert J. R.
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Snijder, Joost;van de Waterbeemd, Michiel;Damoc, Eugen;Denisov, Eduard;Grinfeld, Dmitry;Bennett, Antonette;Agbandje-McKenna, Mavis;Makarov, Alexander;Heck, Albert J. R.
精确的质量分析可以提供关于基于蛋白质的颗粒（例如病毒样组装体）的化学计量和组成的有用信息。对于纳米技术和医学的应用，这种纳米颗粒装载有外来货物，使得精确的质量信息对于定义货物负载至关重要。在这里，我们描述了一个轨道阱质谱仪的修改，使几个病毒样纳米粒子的高质量分析高达4.5 MDa的质量。这允许准确测定病毒样颗粒的组成。修改后的仪器用于确定细菌包裹蛋白纳米颗粒的货物负载，所述纳米颗粒被工程化以封装外来货物蛋白。我们发现，从8到12货物蛋白包，从而定量货物负荷，但也显示了合奏传播。此外，我们确定了腺相关病毒（AAV）衣壳中衣壳蛋白的三种不同剪接变体的先前未知的化学计量，表明对称性被破坏，组装是异质和随机的。这些结果证明了基于蛋白质的纳米颗粒的高分辨率质量分析的潜力，在化学生物学和纳米技术中具有广泛的应用。
Accurate mass analysis can provide useful information on the stoichiometry and composition of protein-based particles, such as virus-like assemblies. For applications in nanotechnology and medicine, such nanoparticles are loaded with foreign cargos, making accurate mass information essential to define the cargo load. Here, we describe modifications to an Orbitrap mass spectrometer that enable high mass analysis of several virus-like nanoparticles up to 4.5 MDa in mass. This allows the accurate determination of the composition of virus-like particles. The modified instrument is utilized to determine the cargo load of bacterial encapsulin nanoparticles that were engineered to encapsulate foreign cargo proteins. We find that encapsulin packages from 8 up to 12 cargo proteins, thereby quantifying cargo load but also showing the ensemble spread. In addition, we determined the previously unknown stoichiometry of the three different splice variants of the capsid protein in adeno-associated virus (AAV) capsids, showing that symmetry is broken and assembly is heterogeneous and stochastic. These results demonstrate the potential of high-resolution mass analysis of protein-based nanoparticles, with widespread applications in chemical biology and nanotechnology.
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