การแตกตัวด้วยการถ่ายโอนอิเล็กตรอน ( ETD ) เป็นวิธีการแยกโมเลกุลขนาดใหญ่ที่มีประจุหลายตัวในเครื่องแมสสเปกโทรเมตรีระหว่างขั้นตอนของแมสสเปกโทรเมตรีแบบคู่ (MS/MS) ^{[ 1 ]}คล้ายกับการแตกตัวด้วยการจับอิเล็กตรอน ETD กระตุ้นการแตกตัวของ แคตไอออนขนาดใหญ่ที่มีประจุหลายตัวโดยการถ่ายโอนอิเล็กตรอนไปยังแคตไอออนเหล่านั้น^{[ 2 ]} ETD ถูกนำมาใช้อย่างกว้างขวางกับพอลิเมอร์และโมเลกุลทางชีวภาพ เช่นโปรตีนและเปปไทด์สำหรับ การ วิเคราะห์ลำดับ^{[ 3 ]}การถ่ายโอนอิเล็กตรอนทำให้โครงสร้างหลักของเปปไทด์แตกออกเป็นไอออน c และ zในขณะที่การดัดแปลงหลังการแปล (PTM) ที่ไม่เสถียร ยังคงอยู่ ^{[ 4 ]}เทคนิคนี้ใช้ได้ผลดีเฉพาะกับไอออนเปปไทด์หรือพอลิเมอร์ที่มีสถานะประจุสูง (z>2) ^{​​[ 2 ]}อย่างไรก็ตาม เมื่อเทียบกับการแตกตัวที่เกิดจากการชน (CID) ETD มีข้อได้เปรียบในการแตกตัวของเปปไทด์ที่ยาวกว่าหรือแม้แต่โปรตีนทั้งหมด^{[ 5 ]}วิธีนี้ทำให้เทคนิคนี้มีความสำคัญสำหรับโปรตีโอมิกส์แบบท็อปดาวน์วิธีนี้ได้รับการพัฒนาโดยฮันท์และเพื่อนร่วมงานที่มหาวิทยาลัยเวอร์จิเนีย^{[ 6 ]}

การแตกตัวด้วยการจับอิเล็กตรอน (ECD) ได้รับการพัฒนาขึ้นในปี 1998 เพื่อแยกโปรตีนขนาดใหญ่สำหรับการวิเคราะห์ด้วยสเปกโทรเมตรีมวล^{[ 7 ]}เนื่องจาก ECD ต้องการอิเล็กตรอนใกล้ความร้อนจำนวนมาก (<0.2 eV) เดิมทีจึงใช้เฉพาะกับสเปกโทรเมตรีมวลแบบ Fourier transform ion cyclotron resonance (FTICR) ซึ่งเป็นเครื่องมือ MS ที่มีราคาแพงที่สุด^{[ 8 ]}ตัวเลือกที่ราคาถูกกว่า เช่น เครื่องมือ quadrupole time-of-flight (Q-TOF), quadrupole ion trap (QIT) และlinear quadrupole ion trap (QLT) ใช้การแตกตัวที่เกิดจากการชน (CID) ซึ่งใช้พลังงานมากกว่า ส่งผลให้เกิดการแตกตัวแบบสุ่มของเปปไทด์และโปรตีน^{[ 9 ]}ในปี 2004 Syka และคณะได้ประกาศการสร้าง ETD ซึ่งเป็นวิธีการแตกตัวที่คล้ายกับ ECD แต่ใช้สเปกโทรเมตรีเชิงพาณิชย์ราคาถูกและหาได้ง่าย การทดลอง ETD ครั้งแรกดำเนินการบนเครื่องสเปกโตรมิเตอร์มวล QLT ที่มี แหล่งกำเนิด ไอออนไนเซชันแบบอิเล็กโทรสเปรย์ (ESI) ^{[ 10 ]}

กระบวนการแยกตัวด้วยการถ่ายโอนอิเล็กตรอนนั้นเกี่ยวข้องกับหลายขั้นตอน โดยปกติแล้วจะทำการแยกส่วนผสมของโปรตีนก่อนโดยใช้โครมาโทกราฟีของเหลวประสิทธิภาพสูง (HPLC) จากนั้นจะสร้าง โมเลกุลตั้งต้นที่มีโปรตอนหลายตัวโดยการแตกตัวเป็นไอออนด้วยไฟฟ้าสเปรย์และฉีดเข้าไปในเครื่องแมสสเปกโทรเมตรี (เฉพาะโมเลกุลที่มีประจุ 2+ หรือมากกว่าเท่านั้นที่สามารถใช้ใน ETD ได้) เพื่อให้อิเล็กตรอนถูกถ่ายโอนไปยังโมเลกุลตั้งต้นที่มีประจุบวก จะมีการสร้างอนุมูลแอนไอออนและนำไปใส่ในกับดักไอออน ในระหว่างปฏิกิริยาไอออน/ไอออน อิเล็กตรอนจะถูกถ่ายโอนไปยังโปรตีนหรือเปปไทด์ที่มีประจุบวก ทำให้เกิดการแตกตัวตามโครงสร้างหลักของเปปไทด์ สุดท้ายแล้ว ชิ้นส่วนที่ได้จะถูกวิเคราะห์มวล^{[ 11 ]}

ในการทดลอง ETD ดั้งเดิมแอนทราซีน (C H ) ถูกใช้เพื่อสร้างอนุมูลแอนไอออนที่มีปฏิกิริยาผ่านการแตกตัวเป็นไอออนทางเคมี เชิง ลบ^{[ 10 ]} โมเลกุล ไฮโดรคาร์บอนอะโรมาติกหลายวงถูกนำมาใช้ในการทดลองต่อมา โดยปัจจุบัน ฟลูออแรนทีน เป็น รีเอเจนต์ที่นิยมใช้^{[ 12 ]}อย่างไรก็ตาม ฟลูออแรนทีนมีประสิทธิภาพในการถ่ายโอนอิเล็กตรอนเพียงประมาณ 40% ดังนั้นจึงมีการค้นหาโมเลกุลอื่นที่มีความสัมพันธ์กับอิเล็กตรอนต่ำ^{[ 11 ]}

เมื่อแคตไอออนตั้งต้น (โปรตีนหรือเปปไทด์) และแอนไอออนอนุมูลอิสระรวมกันในกับดักไอออน อิเล็กตรอนจะถูกถ่ายโอนไปยังแคตไอออนที่มีประจุหลายตัว ทำให้เกิดแคตไอออนอนุมูลอิสระบวกที่ไม่เสถียรซึ่งมีประจุบวกน้อยลงหนึ่งตัวและมีอิเล็กตรอนคี่หนึ่งตัว^{[ 13 ]}การแตกตัวเกิดขึ้นตามโครงสร้างหลักของเปปไทด์ที่พันธะ N−Cα ส่งผลให้เกิดไอออนชิ้นส่วนชนิด c และ z ^{[ 14 ]}

การแตกตัวที่เกิดจาก ETD ช่วยให้ได้ข้อมูลลำดับโปรตีนที่สมบูรณ์มากขึ้นจากสเปกตรัม ETD มากกว่าจากการวิเคราะห์มวลสารแบบคู่ CID เนื่องจากมีการตรวจพบไอออนชนิด c และ z ของโครงสร้างหลักของเปปไทด์จำนวนมาก จึงสามารถแยกแยะความครอบคลุมลำดับของเปปไทด์จำนวนมากได้เกือบสมบูรณ์จากสเปกตรัมการแตกตัวของ ETD ^{[ 15 ]} สามารถอ่านลำดับกรดอะมิโน 15-40 ตัวที่ปลาย N และปลาย C ของโปรตีนได้โดยใช้ ค่า มวลต่อประจุสำหรับไอออนที่มีประจุเดี่ยวและประจุคู่ ลำดับเหล่านี้พร้อมกับมวลที่วัดได้ของโปรตีนที่สมบูรณ์ สามารถนำไปเปรียบเทียบกับรายการในฐานข้อมูลสำหรับโปรตีนที่รู้จักและเพื่อเปิดเผยการดัดแปลงหลังการแปล^{[ 16 ]}

การแตกตัวด้วยการถ่ายโอนอิเล็กตรอนเกิดขึ้นใน เครื่องสเปกโตรมิเตอร์มวลแบบ ดักจับไอออนที่มีแหล่งกำเนิดไอออนแบบอิเล็กโทรสเปรย์ การทดลอง ETD ครั้งแรกที่มหาวิทยาลัยเวอร์จิเนียใช้เครื่องดักจับไอออนเชิงเส้นควอดรูโพลความถี่วิทยุ (LQT) ที่ดัดแปลงด้วยแหล่งกำเนิดไอออนทางเคมี (CI) ที่ด้านหลังของเครื่องมือ (ดูแผนภาพด้านขวา) ^{[ 10 ]}เนื่องจากสามารถได้สเปกตรัมในเวลาประมาณ 300 มิลลิวินาที จึงมักมีการโครมาโทกราฟีของเหลวร่วมกับ ETD MS/MS ^{[ 11 ]}ข้อเสียของการใช้ LQT คือกำลังการแยกมวลน้อยกว่าเครื่องสเปกโตรมิเตอร์มวลอื่นๆ^{[ 14 ]}

การศึกษาครั้งต่อมาได้ลองใช้เครื่องมืออื่นๆ เพื่อปรับปรุงความละเอียดของมวล การมีแหล่งกำเนิด CI เชิงลบที่ด้านหลังของเครื่องมือรบกวนตัววิเคราะห์ความละเอียดสูงใน LQT-Orbitrap และ quadrupole time-of-flight (QTOF) ดังนั้นจึงมีการนำวิธีการไอออนไนซ์แบบอื่นสำหรับแอนไอออนเรดิคัลมาใช้^{[ 11 ]}

ในปี 2549 กลุ่มวิจัยที่มหาวิทยาลัย Purdue นำโดยScott McLuckeyได้ใช้เครื่องสเปกโทรเมตรมวลแบบควอดรูโพล/ไทม์ออฟไฟลต์ (QqTOF) ร่วมกับแหล่งกำเนิดไอออนคู่แบบพัลส์นาโน-ESI/การแตกตัวเป็นไอออนทางเคมีด้วยความดันบรรยากาศ (APCI) โดยใช้แอนไอออนอนุมูลอิสระของ 1,3-ไดไนโตรเบนซีนเป็นตัวให้อิเล็กตรอน^{[ 17 ]}ต่อมาห้องปฏิบัติการที่มหาวิทยาลัยวิสคอนซินได้ดัดแปลงเครื่องสเปกโทรเมตรมวลแบบไฮบริดควอดรูโพลลิเนียร์ไอออนแทรป-ออร์บิทแทรปเพื่อใช้ ETD วิธีนี้ยังใช้วิธีการแตกตัวเป็นไอออนด้านหน้าสำหรับแอนไอออนอนุมูลอิสระของกรด 9-แอนทราซีนคาร์บอกซิลิกผ่านแหล่งกำเนิด ESI คู่แบบพัลส์^{[ 18 ]}

เนื่องจาก ETD ได้รับความนิยมมากขึ้นเรื่อยๆ สำหรับการวิเคราะห์โครงสร้างโปรตีนและเปปไทด์ การนำไปใช้บนเครื่องสเปกโตรมิเตอร์มวลไอออนแทรปที่หาได้ง่ายซึ่งเชื่อมต่อกับเครื่องวิเคราะห์มวลความละเอียดสูงจึงยังคงพัฒนาต่อไป^{[ 19 ]}

ETD ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการวิเคราะห์โปรตีนและเปปไทด์ขนาดใหญ่ การดัดแปลงหลังการแปลที่สำคัญ รวมถึงการฟอสโฟรีเลชันการไกลโคซิเลชัน และพันธะไดซัลไฟด์ ล้วนได้รับการวิเคราะห์โดยใช้ ETD ^{[ 20 ]}

แม้ว่าการวิเคราะห์โพลีเมอร์โดยใช้ MS ส่วนใหญ่จะดำเนินการโดยใช้ MS แบบขั้นตอนเดียว แต่ MS แบบต่อเนื่องก็ถูกนำมาใช้เพื่อระบุลักษณะของส่วนประกอบโพลีเมอร์เช่นกัน CID เป็นวิธีการแยกส่วนที่ใช้กันมากที่สุด แต่ ETD ก็ถูกใช้เป็นวิธีการเสริม การแตกพันธะที่ไม่ซ้ำกันซึ่งเกิดจาก ETD ให้ข้อมูลการวินิจฉัยที่มีค่า^{[ 2 ]}

• การแตกตัวจากการถ่ายโอนอิเล็กตรอนเชิงลบ
• การวิเคราะห์มวลสารแบบคู่ขนาน
• อิเล็กโทรสเปรย์