Time-resolved electrospray mass spectrometry — a brief history

Abstract

This review describes the evolution of time-resolved electrospray ionization mass spectrometry (TRESI-MS), a technology that was developed in large part at Western University. TRESI-MS was initially designed to characterize rapid chemical and biochemical reactions occurring on the millisecond time scale without need for a chromophore. Early TRESI-MS setups usually consisted of continuous-flow rapid mixers with a fixed tee for analysis of a single time point, and later adjustable reaction chamber devices allowing for automatic tracking of the reaction over time. Advances in instrumentation design over the years have resulted in improved time resolution, with microfluidic device implementation allowing for coupling to hydrogen−deuterium exchange (HDX) experiments. Areas of application that will be discussed include the investigation of protein folding intermediates, identification of enzyme−substrate intermediates in the pre-steady state, and the use of time-resolved HDX to study the dynamics of weakly structured protein regions. While some limitations still persist with the method, the continued development of TRESI-MS and related approaches paves the way to a promising future and the study of unexplored application areas.Résumé : La présente étude décrit l'évolution de la spectrométrie de masse à ionisation par électronébulisation résolue en temps (TRESI-MS), une technologie qui fut élaborée en grande partie à la Western University. À l'origine, la TRESI-MS fut conçue pour caractériser les réactions chimiques et biochimiques rapides qui se produisaient à l'échelle de la milliseconde sans présence nécessaire d'un chromophore. Les premiers appareils de TRESI-MS consistaient généralement en des mélangeurs rapides à flux continu équipés d'un « tee » fixe permettant d'effectuer des analyses ponctuelles, puis, plus tard, en des dispositifs à chambres de réaction ajustables offrant la possibilité de réaliser le suivi automatique des réactions au cours du temps. Des progrès réalisés dans la conception de l'instrumentation au fil des ans ont permis d'améliorer la résolution temporelle, notamment la mise en place d'appareils de microfluidique qui permirent de réaliser des expériences de couplage avec l'échange hydrogène−deutérium (HDX). Nous présenterons, entre autres champs d'application, l'étude des intermédiaires du repliement protéique, l'identification des intermédiaires du complexe enzyme−substrat dans l'état de pré-équilibre et l'utilisation de HDX résolu en temps pour l'étude de la dynamique des régions protéiques faiblement structurées. Bien qu'elle montre encore quelques limites, l'amélioration continue de la TRESI-MS et des techniques auxquelles elle est associée ouvre la voie à un avenir prometteur et à l'étude de champs d'application inexplorés. [Traduit par la Rédaction] Mots-clés : spectrométrie de masse, spectrométrie de masse à ionisation par électronébulisation, résolution en temps, cinétique, repliement protéique, catalyse enzymatique, échange hydrogène−deutérium.

An interdomain bridge influences RNA binding of the human La protein

“…To further examine the structural and dynamic changes associated with RNA binding to hLa, we used HDX-MS (38,39). This approach provides more structural detail than CIU and specifically measures the impact of ligand binding in solution.…”

Measurement of reaction kinetics of [177Lu]Lu-DOTA-TATE using a microfluidic system

“…[14][15][16][17] The most common application of these systems can be found in time-resolved mass spectro-metry, an analytical method used for the study of chemical kinetics or biological dynamics. 18,19 A typical laminar flow setup for continuous-flow experiments consists of two capillaries through which the reactants are pumped to a T-mixer, which is again connected to the capillary in which the reaction takes place. In this paper, we present such a microfluidic setup for the determination of kinetic association rate constants of radiopharmaceuticals.…”

Multistage Reactive Transmission-Mode Desorption Electrospray Ionization Mass Spectrometry

“…However, it is often difficult to obtain detailed molecular mechanistic information under normal operating conditions because intermediates have short lifetimes (typically less than~1 s), exist in a complex and dynamic matrix involving multiple reaction pathways, and have low concentrations [2][3][4][5]. These difficulties are significantly more pronounced for homogenous multi-catalytic systems [6], which show great promise for rapidly achieving onepot complex transformations that improve efficiency, selectivity, and enantiomeric purity.…”