Time-resolved electrospray mass spectrometry--a brief history

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. Key words: mass spectrometry, electrospray ionization mass spectrometry, time-resolved, kinetics, protein folding, enzyme catalysis, hydrogen-deuterium exchange. La presente etude decrit l'evolution de la spectrometrie de masse a ionisation par electronebulisation resolue en temps (TRESI-MS), une technologie qui fut elaboree en grande partie a la Western University. A l'origine, la TRESI-MS fut concue pour caracteriser les reactions chimiques et biochimiques rapides qui se produisaient a l'echelle de la milliseconde sans presence necessaire d'un chromophore. Les premiers appareils de TRESI-MS consistaient generalement en des melangeurs rapides a flux continu equipes d'un << tee >> fixe permettant d'effectuer des analyses ponctuelles, puis, plus tard, en des dispositifs a chambres de reaction ajustables offrant la possibilite de realiser le suivi automatique des reactions au cours du temps. Des progres realises dans la conception de l'instrumentation au fil des ans ont permis d'ameliorer la resolution temporelle, notamment la mise en place d'appareils de microfluidique qui permirent de realiser des experiences de couplage avec l'echange hydrogene- deuterium (HDX). Nous presenterons, entre autres champs d'application, l'etude des intermediaires du repliement proteique, l'identification des intermediaires du complexe enzyme-substrat dans l'etat de pre-equilibre et l'utilisation de HDX resolu en temps pour l'etude de la dynamique des regions proteiques faiblement structurees. Bien qu'elle montre encore quelques limites, l'amelioration continue de la TRESI-MS et des techniques auxquelles elle est associee ouvre la voie a un avenir prometteur et a l'etude de champs d'application inexplores. [Traduit par la Redaction] Mots-cles : spectrometrie de masse, spectrometrie de masse a ionisation par electronebulisation, resolution en temps, cinetique, repliement proteique, catalyse enzymatique, echange hydrogene-deuterium.
Introduction Mass spectrometry (MS) has become one of the most sensitive bioanalytical tools for the structural characterization of (bio)molecules, driven by continual instrumental advancements since its origin stemming from the [...]