A New Cryo-Ion Mobility Spectrometer for Studies of Biomolecule Hydration

用于研究生物分子水合的新型低温离子淌度光谱仪

基本信息

  • 批准号:
    1707675
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 45.5万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Continuing Grant
  • 财政年份:
    2017
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2017-07-01 至 2021-06-30
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

With support from the Chemical Measurement and Imaging Program in the Division of Chemistry, Professor David Russell at Texas A&M University is developing a novel instrument to study charged species surrounded by a few water molecules. The instrument being developed is called cryo-ion mobility-mass spectrometer (c-IM-MS) and it can determine the size and structure of the charge species by monitoring how they fly in a long tube under an extreme low temperature. Professor Russell's study are providing information to help understand the role of water molecules in affecting protein structure and function, especially those in direct contact with proteins. The gained knowledge will ultimately enable better understanding of many important biological and chemical questions, such as how antifreeze proteins protect plants and fish living in cold climates. The students working on this project have the opportunity to gain experience for both instrument building and biomolecule studies. The instrument design will be shared with other scientists in the field so the to-be-developed approach can be widely used to answer structural questions about how proteins and other biomolecules behave in water.During the past decade, the Russell laboratory has developed several prototype c-IM-MS instruments and described proof-of-concept studies that illustrate the unparalleled capabilities of the c-IM-MS instrument. The ability to experimentally observe structural changes that are a function of the extent of hydration is critical for establishing structure/function relationships. Such studies compliment the rapid growth in computational studies of biomolecule structure/function relationships---the ability to draw correlations between theoretical and experimental results. In this project, Professor Russell focuses on the design of the next-generation instrument by incorporating a number of recent technological innovations to include studies of larger proteins and protein complexes. He evaluates the overall instrument performance in terms of ion transmission and effects on ion dehydration and benchmark instrument performance against existing MS analyzers. The ultimate goals are to develop an instrument that is capable of better understanding peptide-water interactions and answering questions such as how does hydration affect peptide conformational preferences, and how does the peptide alter the structure of water.
在化学系化学测量和成像项目的支持下,德克萨斯农工大学的大卫罗素教授正在开发一种新型仪器,用于研究被一些水分子包围的带电物质。 正在开发的仪器被称为低温离子迁移率质谱仪(c-IM-MS),它可以通过监测它们在极低温度下如何在长管中飞行来确定电荷物种的大小和结构。Russell教授的研究提供了信息,有助于了解水分子在影响蛋白质结构和功能方面的作用,特别是那些与蛋白质直接接触的水分子。所获得的知识最终将使人们能够更好地理解许多重要的生物和化学问题,例如抗冻蛋白如何保护生活在寒冷气候中的植物和鱼类。 从事该项目的学生有机会获得仪器制造和生物分子研究的经验。仪器的设计将与该领域的其他科学家分享,以便将开发的方法可以广泛用于回答蛋白质和其他生物分子在水中如何行为的结构问题。在过去的十年中,罗素实验室已经开发了几个原型c-IM-MS仪器,并描述了概念验证研究,说明了c-IM-MS仪器无与伦比的能力。实验观察结构变化的能力是一个功能的水合作用的程度是建立结构/功能关系的关键。这些研究补充了生物分子结构/功能关系的计算研究的快速增长-在理论和实验结果之间建立相关性的能力。在这个项目中,罗素教授专注于下一代仪器的设计,结合了一些最新的技术创新,包括更大的蛋白质和蛋白质复合物的研究。他根据离子传输和对离子脱水的影响以及现有MS分析仪的基准仪器性能来评估仪器的整体性能。 最终目标是开发一种能够更好地理解肽-水相互作用并回答诸如水合作用如何影响肽构象偏好以及肽如何改变水结构等问题的仪器。

项目成果

期刊论文数量(15)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Melting of Hemoglobin in Native Solutions as measured by IMS-MS
通过 IMS-MS 测量天然溶液中血红蛋白的熔化
  • DOI:
    10.1021/acs.analchem.9b05561
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
  • 影响因子:
    7.4
  • 作者:
    Woodall, Daniel W.;Brown, Christopher J.;Raab, Shannon A.;El-Baba, Tarick J.;Laganowsky, Arthur;Russell, David H.;Clemmer, David E.
  • 通讯作者:
    Clemmer, David E.
Tracking the Structural Evolution of 4-Aminobenzoic Acid in the Transition from Solution to the Gas Phase
追踪 4-氨基苯甲酸从溶液到气相转变过程中的结构演变
  • DOI:
    10.1021/acs.jpcb.9b10576
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Hebert, Michael J.;Russell, David H.
  • 通讯作者:
    Russell, David H.
Substance P in the Gas Phase: Conformational Changes and Dissociations Induced by Collisional Activation in a Drift Tube
Hydration of Guanidinium Ions: An Experimental Search for Like-Charged Ion Pairs
  • DOI:
    10.1021/acs.jpclett.9b00268
  • 发表时间:
    2019-03-21
  • 期刊:
  • 影响因子:
    5.7
  • 作者:
    Hebert, Michael J.;Russell, David H.
  • 通讯作者:
    Russell, David H.
Fourier Transform-Ion Mobility-Orbitrap Mass Spectrometer: A Next-Generation Instrument for Native Mass Spectrometry.
  • DOI:
    10.1021/acs.analchem.8b02463
  • 发表时间:
    2018-09-04
  • 期刊:
  • 影响因子:
    7.4
  • 作者:
    Poltash ML;McCabe JW;Shirzadeh M;Laganowsky A;Clowers BH;Russell DH
  • 通讯作者:
    Russell DH
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  • 影响因子:
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  • 通讯作者:
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  • 发表时间:
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  • 作者:
    Judith D. Weissman;David Russell;F. Haghighi;L. Dixon;M. Goodman
  • 通讯作者:
    M. Goodman

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  • 财政年份:
    2015
  • 资助金额:
    $ 45.5万
  • 项目类别:
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知道了