Программное обеспечение MS Search (NIST), начиная с версии 2.2, может обрабатывать масс-спектры, содержащие значения m/z с плавающей точкой. Ранние версии программы поддерживали только масс-спектры с целочисленными значениями m/z, поэтому значения m/z с плавающей точкой должны были быть преобразованы в целочисленные во время импорта. В настоящее время пользователь может выбрать, какой режим работы программы является предпочтительным (Рис. 1), используя одну из опций: "EI (nominal m/z" или "Accurate m/z".
Рис. 1. Окно "Spectrum Import Options" (чтобы открыть это окно выберите пункт "Spectrum Import Options" в меню "Options").
Опция "EI (nominal m/z)" используется, когда требуется преобразовать значения m/z с плавающей точкой в целочисленные. К сожалению, подробное описание данной процедуры не представлено в руководстве к программе MS Search [1]. Например, неясно, что произойдет, в случае округления нескольких значений m/z с плавающей точкой до одного и того же целочисленного значения. При работе с ГХ/МС данными в таких случаях обычно проводят суммирование интенсивностей соответствующих пиков. Однако мы обнаружили, что программное обеспечение MS Search 2.4 сохраняет только наиболее интенсивный пик и откидывает все остальные (такой подход обычно применяется в случае ВЭЖХ/МС данных). Наши наблюдения можно проиллюстрировать с помощью модельных масс-спектров (Рис. 2). Файл import_ex1.msp может быть использован, чтобы проверить наши выводы. Исходные масс-спектры содержат несколько пиков (с m/z 60.1, 60.2 и 60.3), которые (при использовании стандартных параметров импорта) после округления соответствуют одному и тому же целочисленному значению. Сравнение интенсивностей пиков в исходных и импортированных масс-спектрах показывает, что некоторые изобарные пики были отброшены в процессе импорта.
Рис. 2. Импорт масс-спектров при использовании опции "EI (nominal m/z)" option.
Опция Accurate m/z позволяет импортировать значения m/z с плавающей точкой без округления (нормированные интенсивности также не округляются до целых чисел). База данных NIST’20 содержит только масс-спектры ЭИ с целочисленными значениями m/z. По этой причине значения m/z с плавающей точкой, присутствующие в экспериментальных масс-спектрах, должны быть представлены в целочисленном виде перед проведением поиска по базе данных. Как и в предыдущем случае, руководство к программе MS Search [1] не описывает детали процесса округления. Мы предполагали, что в этом случае используется точно такой же алгоритм, как и ранее. Однако эксперименты с модельными масс-спектрами не подтвердили наше предположение. В случае программного обеспечения MS Search 2.4 используется другой алгоритм: масс-спектр делится на несколько сегментов ( бинов ) шириной 1 m/z, а интенсивности пиков, расположенных внутри сегментов, суммируются. Мы считаем, что в случае ГХ/МС данных такой алгоритм является предпочтительным, поскольку позволяет сохранить аналитические сигналы всех изобарных ионов. Наш вывод относительно используемого в MS Search алгоритма округления можно проиллюстрировать, используя два модельных масс-спектра (рис. 3): import_ex2.msp и import_ex3.msp. Результаты библиотечного поиска, полученные для данных масс-спектров, полностью совпадают. Также из рисунка видно, что после суммирования интенсивностей внутри каждого сегмента и округления значений m/z до целочисленных масс-спектры становятся идентичными. Это подтверждает наше предположение об используемом в MS Search алгоритме округления.
Рис. 3. Импорт масс-спектров при использовании опции "Accurate m/z".
В ходе наших экспериментов была выявлена еще одна недокументированная особенность программы MS Search, связанная с положением границ сегментов ("бинов"), используемых при округлении значений m/z. По умолчанию границы сегмента задаются точками n - 0,5 и n + 0,5 (где n - целое число). Мы обнаружили, что положение границ сегментов можно задать вручную, изменяя настройки импорта (Рис. 1). Может сложиться впечатление, что при использовании опции Accurate m/z значение, введенное в поле Add this term to all m/z , не оказывает никакого эффекта, поскольку импортированные масс-спектры никак не меняются при варьировании данного параметра (Рис. 4). Однако значение, введенное в поле Add this term to all m/z , влияет на границы сегментов, и, как следствие, результаты библиотечного поиска могут отличаться (Рис. 4). Например, если в поле Add this term to all m/z ввести значение -0.149, то границы интервала будут определяться точками n - 0.351 и n + 0.649. Наши заключения можно проверить, используя файл import_ex4.msp (который является модификацией файла import_ex3.msp и получен путем добавления слагаемого 0.45 ко всем значениям m/z).
Рис. 4. Импорт масс-спектров при использовании опции "Accurate m/z" и нестандартного значения в поле "Add this term to all m/z".
В заключении следует отметить, что мы не рекомендуем использовать опцию "EI (nominal m/z)" при импорте масс-спектров, содержащих значения m/z с плавающей точкой, поскольку аналитический сигнал, полученный от ряда изобарных ионов, может быть потерян. В результате интенсивности в импортированном масс-спектре могут быть искажены, а результаты поиска по базе данных могут быть ошибочными.
Литература:
- Mass Spectral Libraries (NIST/EPA/NIH EI & NIST Tandem 2020) and NIST Mass Spectral Search Program (Version 2.4). National Institute of Standards and Technology. Gaithersburg, 2020. 88 p.