基于FTICR分子碰撞截面积的测量与分析.pdf

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1、基于FTICR分子碰撞截面积的测量与分析毛露2015年6月中图分类号：O656.4UDC分类号：54.02基于FTICRF分子碰撞截面积的测量与分析作者姓名毛露学院名称生命学院指导教师陈端端副教授答辩委员会主席张经华研究员申请学位工程硕士学科专业生物医学工程学位授予单位北京理工大学论文答辩日期2015年6月BasedonthemeasurementandanalysisofmolecularcollisioncrosssectionwithinFTICR-cellsCandidateName：LuMaoSchoolorDepartment:BiomedicalEngineering

2、FacultyMentor:Prof.DuanduanChenChair,ThesisCommittee：Prof.JinghuaZhangDegreeApplied:MasterofEngineeringMajor：BiomedicalEngineeringDegreeby:BeijingInstituteofTechnologyTheDateofDefence：June，2015研究成果声明本人郑重声明：所提交的学位论文是我本人在指导教师的指导下进行的研究工作获得的研究成果。尽我所知，文中除特别标注和致谢的地方外，学位论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得

3、北京理工大学或其它教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的合作者对此研究工作所做的任何贡献均已在学位论文中作了明确的说明并表示了谢意。特此申明。签名：日期：北京理工大学硕士学位论文摘要随着蛋白质组学的发展，研究生物分子的结构和功能显得至关重要。本课题提出一种全新的时域分析方法，用来提取生物分子碰撞截面积，以分析生物分子结构信息。该方法既保持了较高的FT-ICR质量分辨率，同时又能保证生物分子碰撞截面积的测量，并且对质谱仪器结构做最小限度的修改。利用该方法对FT-ICR产生的镜像电流信号进行分析，提取生物分子质荷比和碰撞截面积。实验在一个特制的磁场强度为9.4T的FTICR

4、-MS中进行，缓冲气体(N2)由ICR中的脉冲泄露阀控制。首先，对提取的时域信号作快速傅里叶变换来获取频谱；其次，选择一个感兴趣的谱峰，通过差分方法获取它的初相；然后，将该谱峰调制到零频，对频域数据进行降采和滤波处理，傅里叶反变换得到时域信号，经过最小二次拟合求得衰减系数；最后，通过公式计算生物分子碰撞截面积。数据处理的精度和性能主要受到电噪音和化学噪音的干扰，可以通过滤波降低噪音对实验结果的影响。与传统的直接拟合方法比较，该时域方法能够在几分钟处理八百多万个数据点，有明显的数据处理优势。时域分析方法不仅能对生物大分子进行结构和功能的测量，而且也能对同分异构体和同位素进行测定与区分

5、，同时具有速度分析快等优点。信号衰减主要是由分子与缓冲气体碰撞造成。在ICR单元中，将气压变化设置为1.0×10−10到5.3×10−10Torr，瞬态信号设置为6.115秒，离子阱的直径是94毫米，并且将离子激发到离子阱半径的40%。Ubiquitin离子激发后将拥有17.5KeV的动能，单次离子和分子碰撞最大的交换能量是114eV，因此单次碰撞足以使离子从离子包中产生相移，利用其产生的时域衰减信号测量生物分子碰撞截面积。本课题实验结果所测得的碰撞截面积与离子迁移谱所测得的结果基本吻合，而且实验结果重复性较高。因此，本课题设计的基于时域信号的快速傅里叶变换方法，可以在保持质谱的高

6、分辨率情况下分析生物分子的结构和功能。关键词：FTICR；碰撞截面积；快速傅里叶变换；质谱I北京理工大学硕士学位论文AbstractWiththedevelopmentofproteomics,itisimportanttoknowbothitscompositionandstructure.Inthispaper,amassspectrometricbasedapproachhasbeenproposedandappliedtodemonstratethatcollisioncrosssectionsandhigh-resolutionmassspectraofbiomolecu

7、leionsmaybeobtainedsimultaneouslybyFouriertransformioncyclotronresonancemassspectrometry.ThisapproachmaintainsthepotentiallyhighresolutionofFouriertransformioncyclotronresonancemassspectrometry(FTICRMS),andenablescollisioncrosssection(C