Іонізація електронами молекул глютамінової кислоти та глютаміну
DOI:
https://doi.org/10.15407/ujpe66.9.745Ключові слова:
мас-спектр, амiнокислота, дисоцiативна iонiзацiя, iон-фрагмент, перерiз iонiзацiїАнотація
Проведено комплекснi (експериментальнi i теоретичнi) дослiдження виходу позитив-них iонiв молекул глютамiнової кислоти (Glu-Acid) i глютамiну (Gln) в газовiй фазi, утворених в результатi дисоцiативної iонiзацiї цих амiнокислот електронним ударом. Експеримент проводився на установцi з монопольним мас-спектрометром ти-пу MX-7304A в дiапазонi масових чисел 10–150 Da. Дослiджено мас-спектри молекул глютамiнової кислоти i глютамiну при рiзних температурах, динамiку виходу iонiв-фрагментiв в iнтервалi температур випаровування вихiдної речовини 310–430 К та детально проаналiзовано особливостi процесiв утворення iонiв-фрагментiв таких молекул електронним ударом. Проведено ab initio розрахунки потенцiалiв iонiзацiї глютамiнової кислоти i глютамiну в адiабатичному наближеннi та за енергiями зв’язку HOMO- i LUMO-орбiталей нейтральних молекул. Отримано сумарнi перерiзи одноелектронної iонiзацiї обох молекул електронним ударом в Binary-Encounter-Bethe моделi та за формулою Гризiнського. Показано, що розрахованi молекулярнi константи добре узгоджуються з отриманими експериментальними даними.
Посилання
H.-D. Jakubke, H. Jeschkeit. Aminosauren, Peptide, Proteine (Chemie, 1982).
O.V. Smirnov, A.A. Basalajev, V.M. Boitsov, S.Yu. Viaz'-min, A.L. Orbeli, M.V. Dubina. Fragmentation of D- and
L-enantiomers of amino acids through interaction with 3He2+ ions. Techn. Phys. 84, No. 11, 121 (2014).
L. Sanche. Interaction of low energy electrons with DNA: Applications to cancer radiation therapy. Radiat. Phys. Chem. 128, 36 (2016).
https://doi.org/10.1016/j.radphyschem.2016.05.008
C. Liu, Q. Zhou, Y. Li, L.V. Garner, S.P. Watkins, L.J. Carter, J. Smoot, A.C. Gregg, A.D. Daniels, S. Jervey, D. Albaiu. Research and development on therapeutic agents and vaccines for COVID-19 and related human coronavirus diseases. ACS Cent. Sci. 6, 315 (2020).
https://doi.org/10.1021/acscentsci.0c00272
A.M. Baig, A. Khaleeq, U. Ali, H. Syeda. Evidence of the COVID-19 virus targeting the CNS: tissue distribution, host-virus interaction, and proposed neurotropic mechanisms. ACS Chem. Neurosci. 11, 995 (2020).
https://doi.org/10.1021/acschemneuro.0c00122
I.I. Fabrikant, S. Eden, N.J. Mason, J. Fedor. Recent progress in dissociative electron attachment: From diatomics to biomolecules.. Adv. At. Mol. Opt. Phys. 66, 546 (2017).
https://doi.org/10.1016/bs.aamop.2017.02.002
C.M. Jones, M. Brenier, E. Carson, K.E. Colyer, R. Metz, A. Pawlow, E.D. Wischow, I.K. Webb, E.J. Andriole, J.C. Poutsma. Gas-phase acidities of the 20 protein amino acids. Int. J. Mass Spectrom. 267, No. 27, 54 (2007).
https://doi.org/10.1016/j.ijms.2007.02.018
J. Bonner, Y.A. Lyon, C. Nellessen, R.R. Julian. Photoelectron transfer dissociation reveals surprising favorability of
zwitterionic states in large gaseous peptides and proteins. J. Am. Chem. Soc. 139, 10286 (2017).
https://doi.org/10.1021/jacs.7b02428
K. Yong-Kim, M.E. Rudd. Binary-encounter-dipole model for electron-impact ionization. Phys. Rev. A 50, 3954 (1994).
https://doi.org/10.1103/PhysRevA.50.3954
K. Yong-Kim, K.K. Irikura, M.A. Ali. Electron-impact total ionization cross sections of molecular ions. J. Res. Nat. Inst. Stand. Technol. 105, 285 (2000).
https://doi.org/10.6028/jres.105.032
H. Tanaka, M.J. Brunger, L. Campbell, H. Kato, M. Hoshino, A.R.P. Rau. Scaled plane-wave Born cross sections for atoms and molecules. Rev. Mod. Phys. 88, 025004 (2016).
https://doi.org/10.1103/RevModPhys.88.025004
M. Gryzi'nski. Classical theory of atomic collisions. I. Theory of inelastic collisions. Phys. Rev. 138, A336 (1965).
https://doi.org/10.1103/PhysRev.138.A336
M.A. Rosanoff. On Fischer's classification of stereo-isomers. J. Am. Chem. Soc. 28, 114 (1906).
https://doi.org/10.1021/ja01967a014
O.B. Shpenik, A.M. Zavilopulo, O.V. Pylypchynets. Fragmentation of PTCDA molecule by electron impact. Dopov. Nats. Akad. Nauk Ukr. 5, 44 (2018) (in Ukrainian).
https://doi.org/10.15407/dopovidi2018.05.044
O. Shpenik, A. Zavilopulo, E. Remeta, S. Demes, M. Erdevdy. Inelastic processes of electron interaction with chalcogens in the gaseous phase. Ukr. J. Phys. 65, 557 (2020).
https://doi.org/10.15407/ujpe65.7.557
A.N. Zavilopulo, O.B. Shpenik, A.N. Mylymko, V.Yu. Shpenik. Mass spectrometry of d-ribose molecules. Int. J. Mass Spectrom. 441, 1 (2019).
https://doi.org/10.1016/j.ijms.2019.03.008
A. Ostroverkh, A. Zavilopulo, O. Shpenik. Ionization of guanine, adenine and thymine molecules by electron impact. Eur. Phys. J. D 73, 38 (2019).
https://doi.org/10.1140/epjd/e2019-90532-3
A.M. Zavilopulo, O.B. Shpenik, O.V. Pylypchynets. Xylitol molecule mass spectrometry. Techn. Phys. 89, No. 1, 16 (2019) (in Russian).
E. Illenberger, J. Momigny. Gaseous molecular ions. An introduction to elementary processes induced by ionization. Topics Phys. Chem. 2, 346 (1992).
https://doi.org/10.1007/978-3-662-07383-4
R.L. Jean Maruani, E.J. Br¨andas. Progress in Theoretical Chemistry and Physics (Springer, 2013).
J.H. Gross. Mass Spectrometry (Springer, 2011).
https://doi.org/10.1007/978-3-642-10711-5
M.J. Frisch, G.W. Trucks, H.B. Schlegel, G.E. Scuseria, M.A. Robb, J.R. Cheeseman, G. Scalmani, V. Barone, B. Mennucci, G.A. Petersson. Gaussian 09, Revision E.01 (Gaussian Inc., 2009).
Sh.Sh. Demesh, A.N. Zavilopulo, O.B. Shpenik, E.Yu. Remeta. Fragment appearance energies in dissociative ionization of a sulfur hexafluoride molecule by electron impact. Techn. Phys. 85, No. 6, 44 (2015).
https://doi.org/10.1134/S1063784215060067
Sh.Sh. Demesh, E.Yu. Remeta. Ion appearance energies at electron-impact dissociative ionization of sulfur hexafluoride molecule and its fragments. Eur. Phys. J. D. 69, 168 (2015).
https://doi.org/10.1140/epjd/e2015-50636-4
National Center for Biotechnology Information. PubChem Database. Glutamine, CID=5961 [https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/Glutamine].
National Center for Biotechnology Information. PubChem Database. Glutamic acid, CID=33032 [https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/Glutamic-acid].
M.D. Hanwell, D.E. Curtis, D.C. Lonie, T. Vandermeersch, E. Zurek, G.R. Hutchison. Avogadro: An advanced semantic chemical editor, visualization, and analysis platform. J. Cheminform. 4, 17 (2012).
https://doi.org/10.1186/1758-2946-4-17
P. Papp, P. Shchukin, J. Kocisek, S. J Matejcik. Electron ionization and dissociation of aliphatic amino acids. Chem. Phys. 137, 105101 (2012).
https://doi.org/10.1063/1.4749244
M.I. Migovich, V.A. Kel'man. Study of the spectral-luminescent properties of the threonine molecule. Opt. Spektrosk. 121, 69 (2016) (in Russian).
https://doi.org/10.1134/S0030400X16070134
NIST Standard Reference Database [http://www.webbook.nist.gov].
Spectral Database for Organic Compounds SDBS [https://sdbs.db.aist.go.jp].
T. Fiegele, G. Hanel, I. Torres, M. Lezius, T.D. M¨ark. Threshold electron impact ionization of carbon tetrafluoride, trifluoromethane, methane and propane. J. Phys. B 33, 4263 (2000).
https://doi.org/10.1088/0953-4075/33/20/306
A.N. Zavilopulo, A.I. Bulhakova. Mass spectrometry of glutamic acid and glutamine in the gas phase. Techn. Phys. Lett. 45, No. 24, 36 (2019).
https://doi.org/10.1134/S1063785019120290
L. Baliulyt˙e. Quantum Chemical Investigations of the Fragmentation of Amino Acids by Low Energy Electrons. Dr. Sci. thesis (Vilnius, 2020).
I.I. Shafranyosh, Yu.Yu. Svyda, M.I. Sukhoviya, M.I. Shafranyosh, B.F. Minaiev, H.V. Barishnikov, V.A. Minaiev. Absolute effective cross sections of ionization of adenine and guanine molecules by electron impact. Techn. Phys. 85, No. 10, 16 (2015).
https://doi.org/10.1134/S1063784215100278
P. Mozejko, L. Sanche. Cross section calculations for electron scattering from DNA and RNA bases. Radiat. Environ. Biophys. 42, 201 (2003). https://doi.org/10.1007/s00411-003-0206-7
D. Gross, G. Grodsky. On the sublimation of amino acids and peptides. J. Am. Chem. Soc. 77, 1678 (1955). https://doi.org/10.1021/ja01611a085
Y. Yuan, M.J.L. Mills, P.L.A. Popelier, F. Jensen. Comprehensive analysis of energy minima of the 20 natural amino acids. J. Phys. Chem. 118, 7876 (2014). https://doi.org/10.1021/jp503460m
A. Gil, S. Simon, L. Rodr'ıguez-Santiago, J. Bertr'an, M. Sodupe. Influence of the side chain in the structure and fragmentation of amino acids radical cations. J. Chem. Theor. Comput. 3, 2210 (2007). https://doi.org/10.1021/ct700055p
S. Simon, A. Gil, M. Sodupe, J. Bertr'an. Structure and fragmentation of glycine, alanine, serine and cysteine radical cations. A theoretical study. J. Mol. Struct. (Theochem) 727, 191 (2005). https://doi.org/10.1016/j.theochem.2005.02.053
H.-F. Lu, F.-Y. Li, S. H. Lin. Theoretical interpretation of the fragments generated from a glycine radical cation. J. Phys. Chem. 42, 9233 (2004). https://doi.org/10.1021/jp047687k
Downloads
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Ліцензійний Договір
на використання Твору
м. Київ, Україна
Відповідальний автор та співавтори (надалі іменовані як Автор(и)) статті, яку він (вони) подають до Українського фізичного журналу, (надалі іменована як Твір) з одного боку та Інститут теоретичної фізики імені М.М. Боголюбова НАН України в особі директора (надалі – Видавець) з іншого боку уклали даний Договір про таке:
1. Предмет договору.
Автор(и) надає(ють) Видавцю безоплатно невиключні права на використання Твору (наукового, технічного або іншого характеру) на умовах, визначених цим Договором.
2. Способи використання Твору.
2.1. Автор(и) надає(ють) Видавцю право на використання Твору таким чином:
2.1.1. Використовувати Твір шляхом його видання в Українському фізичному журналі (далі – Видання) мовою оригіналу та в перекладі на англійську (погоджений Автором(ами) і Видавцем примірник Твору, прийнятого до друку, є невід’ємною частиною Ліцензійного договору).
2.1.2. Переробляти, адаптувати або іншим чином змінювати Твір за погодженням з Автором(ами).
2.1.3. Перекладати Твір у випадку, коли Твір викладений іншою мовою, ніж мова, якою передбачена публікація у Виданні.
2.2. Якщо Автор(и) виявить(лять) бажання використовувати Твір в інший спосіб, як то публікувати перекладену версію Твору (окрім випадку, зазначеного в п. 2.1.3 цього Договору); розміщувати повністю або частково в мережі Інтернет; публікувати Твір в інших, у тому числі іноземних, виданнях; включати Твір як складову частину інших збірників, антологій, енциклопедій тощо, то Автор(и) мають отримати на це письмовий дозвіл від Видавця.
3. Територія використання.
Автор(и) надає(ють) Видавцю право на використання Твору способами, зазначеними у п.п. 2.1.1–2.1.3 цього Договору, на території України, а також право на розповсюдження Твору як невід’ємної складової частини Видання на території України та інших країн шляхом передплати, продажу та безоплатної передачі третій стороні.
4. Строк, на який надаються права.
4.1. Договір є чинним з дати підписання та діє протягом усього часу функціонування Видання.
5. Застереження.
5.1. Автор(и) заявляє(ють), що:
– він/вона є автором (співавтором) Твору;
– авторські права на даний Твір не передані іншій стороні;
– даний Твір не був раніше опублікований і не буде опублікований у будь-якому іншому виданні до публікації його Видавцем (див. також п. 2.2);
– Автор(и) не порушив(ли) права інтелектуальної власності інших осіб. Якщо у Творі наведені матеріали інших осіб за виключенням випадків цитування в обсязі, виправданому науковим, інформаційним або критичним характером Твору, використання таких матеріалів здійснене Автором(ами) з дотриманням норм міжнародного законодавства і законодавства України.
6. Реквізити і підписи сторін.
Видавець: Інститут теоретичної фізики імені М.М. Боголюбова НАН України.
Адреса: м. Київ, вул. Метрологічна 14-б.
Автор: Електронний підпис від імені та за погодження всіх співавторів.
.png){kind=small}
