Кимёда физикавий усуллар

VII. Биополимерлар тузилишини масс-
спектроскопия ёрдамида ўрганиш
Пептидлардаги аминокислоталар кетма-кетлигини аниқлашда кимёвий ва ферментатив услублар билан бир қаторда масс-спектрометрия услуби ҳам кенг миқёсда ишлатилади. Ўрганиладиган модданинг масс-спектрини олиш учун уни газ ҳолатига ўтказиб, ионланиш жараёнига учратилади. Бунда ҳосил бўлган молекуляр ионлар парчаланиб турли хил ионларни ҳосил қилади. Ҳосил бўлган ионларнинг массаларини қандай қонуният билан бўлинишини тўлиқ ўрганиб, номаълум модданинг тузилиши ҳақида маълумот олинади. Пептидлар цвиттер-ионли кўринишга эга бўл-ганлиги ҳамда молекулада молекулалараро ва молекула ичидаги водород боғларининг мавжудлиги учун қийинчилик билан буғланиш жараёнига учрайди. Уларни учувчан ҳолатга келтириш учун ациллаш ва этерификация реакцияларини олиб бориш зарур. Пептид занжиридаги NH₂ гурухини ациллаш учун трифторсирка ангидриди ёки ёғ кислоталарининг N-гидроксисукцинимид эфиридан (масалан, декан ёғ кислотаси) фойдаланилади. Айрим ҳолларда пептид боғларидаги иккиламчи амино гурухини метил йодид билан метиллаш реакцияси олиб борилади.
Карбоксил гурухни этерификациялаш метанол иштирокида олиб борилиб, катализатор сифатида сульфурил хлориддан фойдаланилади. Шундай қилиб, пептид молекуласи ациллаш, этерификация ва NH гурухи бўйича метиллаш реакциясига учратилиб, унинг осон учувчан бирикмаси олинади.

Кўп холларда ионланиш жараёни натижасида молекуладан электрон чиқиб кетиб, мусбат зарядли молекуляр ион ҳосил бўлади. Пептидлар молекуласида пептид боғи карбонил гурухининг кислороди ва азот атоми ионланади. Ҳосил бўлган ионли молекуланинг парчаланиши мусбат зарядга нисбатан -ҳолатда бўлган боғнинг узилиши билан содир бўлади, натижада пептид ҳосиласининг молекуляр ионларидан аминокислота (А) ва альдимин (Б) бўлаклар ҳосил бўлади.

Текширилаётган пептиднинг молекуласидаги бошланғич ионланиш жараёнида мусбат заряд турли хил кислород ёки азот атомларида тарқалган бўлиб, кейинги парчаланиш жараёни натижасида аминокислотали (А) ва альдимин (В) бўлакларнинг бир қанчасини (йиғиндисини) олиш мумкин:

Аминокислотали ва альдимин бўлакларни тўла тахлил қилиш натижасида пептиднинг тузилиши ҳақида маълумот олинади.

Аминокислотали бўлакларни пептидлардан ҳосил бўлиш тури пептидлар молекуляр ионлари парчаланишининг ягона йўли эмас. Ҳар бир аминокислота қолдиғининг ён занжири масс-спектрнинг умумий тасвирига катта таъсир этади. Шунинг учун ён занжирларнинг ўзига хос парчаланишлари пептидлар тузилиши ҳақида яна қўшимча маълумот беради.
Масс-спектрометриянинг афзалликларидан бири -аминогурух тутмаган пептидларни тахлил этишга имкон беради ва азот атомида жойлашган гурухларнинг кимёвий табиатини аниқлайди. Электронлар ёрдамида ионланиш жараёни бажарилса 4-6 та аминокислота қолдиғидан ташкил топган пептидларни ўрганиш мумкин. Ҳозирги вақтда масс-спектрометрларнинг имкониятларидан тўла фойдаланиш учун тезлаштирилган атомлар билан “бомбардировка” қилиш услуби ишлатилади, бунда катта кинетик энергияга эга бўлган аргон ва ксенон атомларидан фойдаланилади. Бу услуб ёрдамида молекуляр массаси 3000 дальтон бўлган мураккаб пептидларнинг ҳам тузилишини ўрганиш мумкин. Бундай услуб учун 1-5 ммол модда етарли ҳисобланади.
Тезлаштирилган атомлар билан ионланиш жараёни 15-40 аминокислота қолдиқларидан ташкил топган пептидларни ўрганишда энг замонавий услуб сифатида ишлатилади.
Юқоридаги услублардан ташқари мураккаб пептидларни ферментатив гидролиздан сўнг аралашмани тўғридан-тўғри тахлил қилиш ҳам мавжуд. Бунда масс-спектрда фақат молекуляр ионлар бўлади, чунки ионланиш кучли электр майдонида олиб борилади ва бу услубни майдон ионланиши ёки майдон десорбцияси деб айтилади.
Пептидлар аралашмасини Эдман услубида (фенилизотиоцианат таъсирида) дегратация жараёнига учратилади ва ҳар бир босқичдан сўнг ажралиб чиққан аминокислоталар тахлил қилиниб ионларнинг массалари бўйича пептидларнинг молекуляр массаси аниқланади. Олинган маълумотлар ЭҲМ да ишланиб, гидролизатдаги пептидлар кетма-кетлиги аниқланади.
Macс-спектрометрия ёрдамида нуклеин кислоталар таркибидаги нуклеотидларнинг кетма-кетлигини аниқлаш чегараланган бўлиб фақат димер, тример ва тетрамерларга тадбиқ этиш мумкин. Учувчан олигонуклеотидлар ва уларнинг ҳосилалари ва олигонуклеотиддаги асосларнинг табиати ҳақида маълумот олиш мумкин.
Димер тузилишли нуклеотидларда уларнинг триметилсиланли (TMС) ҳосилалари осон учувчан бўлиб, спектрларни олиш мумкин. Нуклеотидларда 3- ва 5 - ҳолатлардаги боғланишлар турли хил ион бўлакларини ҳосил қилади, нуклеозид бўлаклари ионларининг интенсивлиги бўйича бошланғич димердаги асослар кетма-кетлигини аниқлаш мумкин.
Шундай қилиб, масс-спектрометрия услуби биополимерлар таркибидаги бўлакларнинг кетма-кет жойлашишини аниқлашда бошқа физикавий усуллардан фарқли равишда етарли маълумот бериши билан аҳамиятлидир.