2016長春國際質譜研討會:深談質譜基礎理論 聚焦生物樣本分析

　　儀器信息網訊 2016長春國際質譜研討會於2016年7月30日-31日在吉林大學召開(相關新聞：2016長春國際質譜研討會開幕 專家共賀吉林大學70周年慶)。探討氣體相離子化學、離子化和離子碎裂機理等質譜基礎理論是此次研討會的核心主題。來自美國、加拿大、 韓國、香港及國內高校、研究所的著名質譜理論和應用專家圍繞17個分享報告展開了深入研討。吉林大學化學學院的碩、博研究生們也參與到了本次活動的學習和交流中。

研討會現場

美國加利福尼亞大學Joseph A. Loo 報告題目《Native Mass Spectrometry and Top-Down MS for the Characterization of Protein Interaction》

　　採用ESI在非變形溶液條件下用質譜分析生物分子被稱為「native」MS。Joseph認為自上而下質譜是分析蛋白序列的好方法。「我們用FT-ICR MS分析配體結合位點，得到大量數據信息用以分析大蛋白複雜化合物。我們團隊通過ECD/FT-ICR MS研究在神經組織退化疾病如阿耳茨海默症、帕金森症中化合物分子的反應機理。除此之外，紅外多光子解離(IRMPD)、紫外光解離(UVPD)、電子離子化解離(EID)等方法能夠從不同側面提供更全面的結構信息。」 Native 自上而下MS分析得到了蛋白質的很多複雜信息，雖然膜蛋白的確給Native MS分析帶來了不小的挑戰，但FT-ICR MS的多種靈活使用方法使得膜蛋白精確分析問題得到了解決。

美國北伊利諾伊大學Victor Ryzhov 報告題目《Metal ion complexes of amino acid and peptide radicals: Structure and reactivity》

　　蛋白質中的半胱氨酸能夠從Cα獲得氫原子的自由基的能力。由於移動質子的釋放，使用金屬離子作為電荷來源具有一定優勢。Victor團隊的研究，包含表徵胺基酸和肽段中的金屬離子對半胱氨酸自由基的陽離子化過程。複合物的反應過程通過離子分子反應(IMR)經四極杆串聯離子阱質譜等儀器設備來監測。通過IMR和IRMPD分析，該團隊的研究者發現了Cys自由基與Li+、NA+、K+的複合物。這些物質仍保留了硫基自由基,(N,O,S)可與金屬離子配位。

　香港大學Ivan K. Chu 報告題目《Radical-Mediated Peptide Tyrosine Nitration: Fundamental, Bioanalytical and Neurodegenerative Proteomics》

　　經Ivan介紹， PTN是一種在活體硝化應激條件下蛋白質自由基介導翻譯後修飾。團隊對導致鄰位酪氨酸硝化位點特異性的詳細機理進行了研究探索。該團隊通過一套包括離子化學、以MDLC-MS為基礎的蛋白組學研究、MRI成像、免疫組學研究等在內的綜合方法研究了自由介導酪氨酸硝化理論。

　北京大學劉虎威教授 報告題目《Lithium-rich composite metal oxide used as SALDI-MS matrix for the determination of small biomolecules》

　　劉虎威研究團隊成功合成了分析生物小分子的富鋰金屬氧化物SALDI基質，並成功採用SALDI-MS分析了Li_1.2、Mn _0.54、Ni_0.18、Co_0.13、O₂五種生物小分子。SALDI基質需要同時滿足離子化輔助試劑和能量傳導體的身份。該團隊還通過SALDI和新基質研究了藥物、低聚糖、脂類和肽等小分子生物物質，均得到了滿意的信號。此方法快速簡單，僅需將待測物與分析溶液混合，滴在MALDI靶板上測定即可。

東華理工大學Konstantin Chingin 報告題目《On the Preservation of Noncovalent Protein Complexes During Electrospray Ionization》

　　ESI-MS在蛋白質配合物的定量分析仍存在一定爭議，使用ESI-MS和使用其他方法得到結果不同。同樣蛋白配合物在實驗室間得到的結果也常常不一致。Konstantin通過分析幾種液滴離子化技術討論了非共價鍵蛋白配合物的離子化過程。

南開大學孔祥蕾教授 報告題目《IRPD Spectroscopy of Metal Cationized Ions Generated by MALDI Source》

　　孔祥蕾教授介紹了一種MALDI與IRPD技術結合得到陽離子化金屬離子IRPD信息的新方法。石墨烯是此方法中的MALDI基質。該方法與H/D交換結合，通過觀察IR峰識別發色基團。研究發現，相比ESI方法產生的[Arg+Rb]+，該方法中產生的[Arg+Rb]+含更高的內能。

韓國延世大學Myeong Hee Moon 報告題目《Field-flow fraction with MS for Proteomic Analysis: Glycoproteins, Subcellular Organelles,& Exosomes》

　　FFF是一種可以分離以大小分類的物質的方法，包括蛋白質、DNA、細胞等在內的巨型生物分子的分離。FIFFF是FFF的一種變化形式。Myeong介紹了以顆粒大小分離糖蛋白的FIFFF法的應用，反應利用中空纖維酶反應器與nLC-ESI-MS/MS實現在線消化和定量。報告中還探討了將該方法用於前列腺癌尿樣的胞外體、細胞外分泌物分析。

南京大學劉震教授 報告題目《Molecularly Imprinted Materials-based Extraction: Ideal Partner of Mass Spectrometry for Efficient Identification of Targeted Proteins in Complex Biological Samples》

　　用質譜做蛋白質定量時，表面蛋白種類多，從而會大大影響目標蛋白的離子化效率，故採用質譜分析蛋白質時樣品前處理過程非常重要。分子印跡方法在親和分離、疾病診斷、化學傳感等應用中非常受歡迎。劉震教授介紹了團隊在含糖化合物印跡方面研究的幾種新方法。這些方法能夠通過分子印跡鑑別一類而非一種特定蛋白質。分子印跡材料可在特定蛋白樣品處理時有效地吸附。

北京大學副教授白玉 報告題目《Metabolomic Analysis of Mouse Embryonic Fibroblast Cell in Response to Acute Starvation with and without Atg7》

　　Atg7(自噬相關蛋白質)在自噬過程中起著重要作用。Atg7在反應中的信號通路已經有研究闡明，而Atg7對細胞飢餓條件下代謝組學反應的影響尚不清楚。白玉副教授介紹了通過分析MEFs(鼠胚胎纖維源細胞)探索依靠Atg7的自噬代謝機理，並發現了30多種與細胞飢餓相關的代謝產物。該研究還表明，自噬的缺乏會引起TCA循環的鈍化，這導致細胞會在突然飢餓情況下迅速衰亡。

中國科學院大連化學物理研究所許國旺教授 報告題目《LC-MS based Metabolomics Method for Large Scale Sample Analysis and Metabolite Identification》

　　UPLC-MS是當今最為普遍的代謝組學分析途徑，但其常規分析的效率和重現性並不能滿足分析需求。篩查中僅有1.8%的物質質譜信息能得到準確鑑定。面對這情況，許國旺團隊開發了面對大規模代謝組學樣品時，通過UPLC-MS的代謝組學綜合分析方法，這其中包括前處理中去除蛋白質的方法。快速UPLC-MS分析方法每天能分析96個樣品並得到大量的組學數據。分析得到的代謝組學資料庫包括2000種常見代謝物的保留時間、MS和MS/MS信息，可用於代謝產物鑑定分析。

中國科學院大連化學物理研究所張麗華教授 報告題目《Improved Accuracy, Coverage and Throughput for Proteome Quantification》

　　張麗華教授在報告中介紹了幾種蛋白質組學研究中的定量新方法。免標記法蛋白組學定量中該團隊在樣品處理中採用輔助離子液過濾，並用C12Im-Cl代替SDS提取蛋白質，隨後做變性、過濾烷化、消化和脫鹽過程。由於 C12Im-Cl的提取效果、增溶效果和消化效果都優於SDS得到的蛋白質量和定量精確度都得到了明顯提高，而前處理也更加省時。另外，在化學標記蛋白組學定量中，團隊還分析了pLDL方法以及其在區分C₁₂/C₁₃、₁H/₂H的微小區別時的定量情況。

加拿大溫莎大學K.W.Michael Siu 報告題目《Loss of Water from protonated Polyglycines》

　　Siu團隊從多甘氨酸探索多肽質子化失水機理。試驗將O18標記聚甘氨酸的特殊肽鍵替換為王(Wang)樹脂。研究發現80%質子化的四甘氨酸從第一肽鍵失水。肽鏈增長會增加從第二肽鍵失水的可能。研究發現，從第二肽鍵失水的多肽失水產物是質子化唑，或將重排成唑結構。

美國華盛頓大學Frantisek Turecek 報告題目《Gas-Phase Footprinting of Peptide Ions in Non-Covalent》

　　軟電離使多原子離子能夠從壓縮相過渡到氣態相，很多研究開始了通過MS、NMR等技術探索複合離子的3D結構。Franti?ek團隊採用氣體相印跡法分析由ESI得到的非共價肽-肽離子複合物。對光不穩定的Diazirine ring在355nm分解形成高活性碳烯中間物 ，作用於非共價複合物中的肽配合物形成共價鍵。

中國科學院武漢植物園郭明全研究員 報告題目《Biomarker Discovery: from proteins to  Endogenous Lipids》

　　郭明全團隊通過2-D  凝膠電泳和LC-MS/MS等技術研究了HMSCs在電離輻射(IR)下的蛋白組/磷脂蛋白組變化。研究顯示，IR對磷脂蛋白組帶來了顯著變化，研究還發現了一些潛在的蛋白標記物。另外，該團隊還發展了基於MDME 結合UPLC-MS的新方法用於分析研究血漿中的內源性大麻素(eCBs)。

美國加利福尼亞大學Rachel R. Ogorzalek Loo 報告題目《Are High Charge States Destabilized by Like-Charge Repulsion or are Low Charge States Stabilized by Opposite-Charge Attraction (Salt Bridges)?》

　　碰撞活化非共價多聚體常會產生不對稱解離，逐出單個亞單元，也因此承受電荷過剩。庫倫排斥令亞單元帶走更多的電荷。Rachel在報告中探討了鹽橋反應的衍生物以及用鹽橋理論解釋活化作用、解離作用和碰撞截面測量。

　　?吉林大學國新華教授 報告題目《Characteristic Peptide Fragment Ions Formed by Charge-Remote Fragmentation Pathways upon Low-energy CID》

　　國新華教授在報告中介紹了採用MS/MS分析b_n-44、cn、b₂+H2O等一系列特徵離子。該團隊對特徵離子的形成機理做了深入研究，包括N端固定電荷、電荷態、胺基酸組成、鹼金屬離子等對反應的影響。該研究嘗試了對含Thr/Ser肽中b_n+H2O的構想重組。N→O的醯基轉化得到了脂質中間物，酯的產物進一步裂解促使b_n+H2O離子的形成。

賽默飛世爾科技工程師吳澤明 報告題目《Novel informatics tools for small molecule research with orbitrap Technology》

長春中醫藥大學劉淑瑩教授總結致辭

　　經過兩天的活躍討論，此次研討會的報告研討階段結束。劉淑瑩教授在總結致辭中，介紹了目前中國中醫藥大學對人參生物活性物質的探索，也邀請到場嘉賓共同加入到人參成分質譜分析中來。劉淑瑩教授代表本屆研討會組織委員會表示，此系列的研討會將繼續下去，也許在兩年之後將舉辦下次活動。目前國內外使用質譜的人越來越多，而質譜操作者中大多數對質譜理論和研究機理並不了解。劉淑瑩教授表示應鼓勵質譜基礎知識的傳播，質譜機理的交流學習對提高質譜操作者的理論能力非常有幫助。至此，2016長春國際質譜研討會圓滿落幕。

編輯：郭浩楠