新冠病毒蛋白及其细胞受体ACE2翻译后修饰的质谱分析

新冠肺炎（COVID-19）在全世界范围内造成了巨大的健康危机和不可估量的损失。新出现的变种病毒株表明,新冠病毒（SARS-CoV-2）可能会像流感病毒一样在人类社会中继续流行,成为一种长久的健康威胁。控制新冠病毒的传染和开发有效的治疗方法迫在眉睫。因此,找到合适的生物标志物以表明病理和生理状态是当务之急。蛋白质是生命功能的执行者,其丰度和修饰状态可以直接反映免疫状态。蛋白质的糖基化和磷酸化等翻译后修饰对调节蛋白质的功能有很大影响。在 SARS 病毒、寨卡病毒、流感病毒的研究中,蛋白质的翻译后修饰被证明是可靠的生物标志物。近年来,基于质谱技术的蛋白质组学研究有了很大的进展。通过对基于质谱的生物标志物研究策略的回顾,特别是对蛋白质翻译后修饰的研究,对于人类早日战胜新冠疫情具有重要意义。本文总结了目前基于质谱对新冠病毒蛋白翻译后修饰的研究报道,特别是对糖基化及磷酸化的研究进展,并展望了质谱分析在新冠病毒翻译后修饰研究的挑战及前景。     

基于质谱的蛋白质组学方法新进展

蛋白质组学是后基因组时代的科研热点,其研究方向主要涵盖蛋白质表达谱、蛋白质翻译后修饰谱、蛋白质相互作用谱和单细胞蛋白质组等定性分析以及相对和绝对定量分析,现已广泛应用于生物、医药及病理研究中。由于质谱具有灵敏、准确、高通量等特点,是蛋白质组学研究必不可少的工具。本文综述了近年来基于质谱技术的蛋白质组鉴定及定量方法,并展望未来蛋白质组学研究的发展方向。     

碰撞诱导解离下二甲胺衍生多肽的碎裂特征研究

串联质谱技术可以测定蛋白质酶解产物的分子质量、定位修饰位点、获取氨基酸序列信息等，已成为蛋白质组学领域的重要分析手段。鉴于酸性氨基酸能够在串联质谱分析中对多肽的裂解过程产生重要影响，本文通过二甲胺将多肽的羧基酰胺化，从而改变肽段在碰撞诱导解离模式下的碎裂特征。较未衍生多肽而言，被衍生多肽既可以产生特征性碎片离子，例如m/z 129.10/135.14,也易于产生种类更丰富的a、b、y、z离子。此外，羧基的中性化可在一定程度上抑制磷酸化多肽的中性丢失。这些特点使得基于羧基酰胺化的衍生方法有望展现在肽段表征分析方面的应用价值。     

MALDI-TOF质谱技术分析细胞与组织多肽组成的研究进展

基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱 (MAL DI- TOF- MS)具有高通量和高灵敏度的特点 ,适合分析超微量蛋白质、肽、多糖和核酸。本文综述近年来采用 MAL DI- TOF质谱技术分析中枢神经系统单个细胞或组织内超微量多肽和翻译后修饰多肽组成方面的研究进展 ,说明该技术能更直接和真实地揭示生物体内所进行的生化反应途径和信号传导机理     

高效液相色谱-同位素稀释质谱法准确定量牛乳中β-乳球蛋白

β-乳球蛋白(β-LG)是牛乳的主要致敏蛋白之一，亟需开发一种准确且可追溯的准确定量分析方法。本研究利用胰蛋白酶酶解β-LG后，采用同位素稀释质谱(IDMS)法对特定多肽进行定量分析。同时考察氘标记特征多肽IDAL*NENK(D₆-Leu)及碳氮双标记特征多肽IDAL*NENK(¹³C₆,¹⁵N-Leu)作为内标对色谱行为和检测结果的影响，并进行方法学验证。结果表明，本方法的回收率为90.1%～102.7%,变异系数(CVs)<8.0%。分析来自国内市场的5个样本，CVs<6.5%,合成成本较低的氘标记多肽在蛋白质定量中可作为¹³C、¹⁵N标记多肽的可靠替代。本方法抗干扰能力强、灵敏度高、准确度高、重现性好，有助于提高β-LG定量结果在不同实验室之间的可比性。     

生物质谱在蛋白质药物分析研究中的应用

生物制品药物已经成为近年来快速发展的一类新兴药物领域,包括人用预防药物和治疗药物。蛋白质和多肽是生物制品药物的重要活性物质之一。与化学药物不同,蛋白质药物具有分子量大、结构复杂多变的特殊性,因此其理化性质更加多样,杂质成份不确定性高,发生免疫反应的可能性大。为确保药物的安全性和有效性,针对蛋白质药物自身的特点,依据国内外相关标准,建立一系列配套齐全的蛋白质药物分析方法和质量控制技术具有非常重要的意义。本文对生物质谱技术（Bio-MS）在蛋白质药物结构鉴定和翻译后修饰分析中的应用进行了系统介绍,力图通过重组尿激酶原（rhProUK）、重组人促红细胞生成素（rhEPO）和凝血因子X激活剂（RVV-X）等药物分析实例,提供一些可以借鉴的蛋白质药物分析的生物质谱技术方法。     

蛋白质立体化学修饰的离子淌度质谱研究进展

蛋白质立体化学修饰是一类低丰度、与人类多种疾病相关的翻译后修饰，由于其并未改变蛋白质的分子质量，难以通过传统的蛋白组学鉴定方法进行发现与鉴定。离子淌度质谱（IM-MS）技术依据不同离子在漂移管中与缓冲气体碰撞后迁移速率的不同而快速分离离子，提供了一种基于构象、电荷数、尺寸和分子质量的分离手段，已在蛋白质立体化学修饰的鉴定与分离分析中取得了阶段性进展。本文从非变性离子淌度质谱实验的角度出发，介绍了漂移管离子淌度仪、行波离子淌度仪、微分迁移率分析仪、高场不对称离子淌度仪以及捕获离子淌度仪等5种商业化离子淌度仪的性能。在此基础上，总结了立体化学修饰高分辨离子淌度质谱分离分析与鉴定方法的最新研究进展，同时介绍了立体化学修饰调控的配体-受体相互作用的结构质谱表征策略，尤其对碰撞诱导去折叠技术在复合物手性构象差异中的研究进行阐述。最后，展望了基于IM-MS的立体化学修饰鉴定与定量等研究方向，以期为立体化学修饰的下一发展阶段提供参考。     

布鲁克-道尔顿开发成功基于HCTultra^TM离子阱质谱的蛋白翻译后修饰的分析工具

5月31日，布鲁克-道尔顿公司向外界宣布，一款专门为该公司顶级离子阱质谱HcTultra?开发的电子转移解离(ETD)模块问世。对于多肽和蛋白质碎片的鉴定过程而言，ETD技术能够保证重要的翻译后修饰的蛋白(PTMs)功能不遭到破坏，如磷酸化或糖基化等。科学家利用带有ETD模块的高性能离子阱质谱，可以非常容易对多肽进行测序工作。此外，这项技术还可以同时鉴别各种PTMs的类型及其位置。     

基于液相色谱-质谱联用技术的蛋白质类肿瘤标志物定量方法研究进展

液相色谱-质谱（LC-MS）联用技术因具有高通量、高灵敏度等优点而成为发现、验证生物标志物及对生物标志物进行定量分析的有力工具。近年来,LC-MS在临床应用中,特别是在定量肿瘤生物标志物方面做出了重要贡献。研究人员通过不同的设计原理开发出多种定量方法,逐步实现了对高度复杂样品中蛋白质类肿瘤标志物的准确定量。本文从用于定量蛋白质类肿瘤标志物的样品前处理方法及LC-MS分析中的质谱扫描策略两个方面,对近年来的主要定量方法进行总结。     

另辟蹊径——串联质谱肽段断裂的

一种新型的串联质谱断裂方式——电子捕获解离,以其完全不同于其他串联质谱肽段断裂的机理,提供了全新的肽段序列标签。它集众多优点于一身:对蛋白质和多肽的主链断裂无偏好;高断裂覆盖度;优先断裂二硫键;保留翻译后修饰基团;中性丢失少、可区分亮氨酸和异亮氨酸等。这些特点使电子捕获解离充满魅力,特别在Top Down技术和翻译后修饰中具有广阔的应用前景。     

微波辅助衍生-液相色谱-串联质谱法快速测定养殖水体中5种硝基呋喃类代谢物残留

建立了微波辅助衍生结合液相色谱-串联质谱（MAD-LC-MS/MS）同时测定水产养殖用水中硝基呋喃类代谢物3-氨基-2-唑烷基酮（AOZ）、5-甲基吗啉-3-氨基-2-唑烷基酮（AMOZ）、氨基脲（SEM）、1-氨基-2-丙酰脲（AHD）和3,5-二硝基水杨酸肼（DNSAH）的分析方法。样品经2-硝基苯甲醛微波辅助衍生1 min,乙酸乙酯提取,Acquity UPLC BEH C18色谱柱分离,以乙腈-乙酸铵（5 mmol/L,0.1%甲酸）溶液为流动相,梯度洗脱,电喷雾正负离子切换模式电离,多反应监测模式（MRM）测定。结果表明：5种代谢物在0.2~50 μg/L范围内线性关系良好,相关系数均大于0.997,方法的定量限为0.02~0.05 μg/L;在0.1~5 μg/L的3个添加水平下,回收率在79%~102%之间,相对标准偏差（RSD）在3.6%~10.1%之间。该方法快速、简便,且易于推广,可以同时监测养殖水体中5种硝基呋喃代谢物的残留。     

Chemical derivatization strategy for mass spectrometry-based lipidomics

Lipids, serving as the structural components of cellular membranes, energy storage, and signaling molecules, play the essential and multiple roles in biological functions of mammals. Mass spectrometry (MS) is widely accepted as the first choice for lipid analysis, offering good performance in sensitivity, accuracy, and structural characterization. However, the untargeted qualitative profiling and absolute quantitation of lipids are still challenged by great structural diversity and high structural similarity. In recent decade, chemical derivatization mainly targeting carboxyl group and carbon-carbon double bond of lipids have been developed for lipidomic analysis with diverse advantages: (i) offering more characteristic structural information; (ii) improving the analytical performance, including chromatographic separation and MS sensitivity; (iii) providing one-to-one chemical isotope labeling internal standards based on the isotope derivatization regent in quantitative analysis. Moreover, the chemical derivatization strategy has shown great potential in combination with ion mobility mass spectrometry and ambient mass spectrometry. Herein, we summarized the current states and advances in chemical derivatization-assisted MS techniques for lipidomic analysis, and their strengths and challenges are also given. In summary, the chemical derivatization-based lipidomic approach has become a promising and reliable technique for the analysis of lipidome in complex biological samples.     

Enhancement of the capabilities of liquid chromatography-mass spectrometry with derivatization: general principles and applications

The integration of liquid chromatography-mass spectrometry (LC-MS) with derivatization is a relatively new and unique strategy that could add value and could enhance the capabilities of LC-MS-based technologies. The derivatization process could be carried out in various analytical steps, for example, sampling, storage, sample preparation, HPLC separation, and MS detection. This review presents an overview of derivatization-based LC-MS strategy over the past 10 years and covers both the general principles and applications in the fields of pharmaceutical and biomedical analysis, biomarker and metabolomic research, environmental analysis, and food-safety evaluation. The underlying mechanisms and theories for derivative reagent selection are summarized and highlighted to guide future studies.     

AB SCIEX TripleTOF 5600在蛋白质组学研究中的应用

ABSCIEX公司最新发布了全新的高分辨液相色谱质谱联用系统，TripleTOF5600。这一新产品是在享有盏名的API5500三重四极杆系统和QSTAR Elite（QqTOF）系统这两个技术平台的基础上开发出来的。这一全新的TripleTOF5600高分辨液相色谱质谱联用系统能够对复杂的蛋白质组学样品进行高通量分析，并能同时提供高质量的定性和定量结果。为了评估这款仪器的性能，我们设计了基于纳升液相色谱和TripleTOF5600联用系统的一系列实验。首先，我们应用这一拥有高分辨率、高灵敏度和高质量准确度的系统对酵母细胞裂解物的胰酶消化产物进行了分析。实验中采用了每秒最多采集50幅串联质谱谱图的信息相关采集模式，单次LC-MS／MS实验就鉴定了10，179条独特肽段和1174种蛋白（at 1％global false discoveryrate）。而实际达到了平均每秒54幅串联谱图的采集速度是在单次实验获得如此优异的鉴定结果的决定性因素。此外，我们也对一组含有五种已知蛋白以及部分重同位素标记肽段的样品进行了分析，以检验Triple TOF 5600的定量能力。实验中这五种蛋白质都获得了很高的序列覆盖率，其中进样量仅有1OOamol的Peroxiredoxin1蛋白的序列覆盖率也高达55％。而测试中得到肽段的平均质量偏差仅为1．7ppm，展示了Triple TOF 5600的高质量准确度和稳定性。我们还获得了高度准确的定量结果，充分证明了TrIple TOF 5600能够提供三重四极杆系统级别的定量结果。     

AB SCIEX TripleTOF 5600在蛋白质组学研究中的应用

AB SCIEX公司最新发布全新的高分辨液相色谱质谱联用系统——TripleTOF5600是在享有盛名的API 5500三重四极杆系统和QSTAR Elite(QqTOF)系统这两个技术平台的基础上开发出来的。TripleTOF 5600高分辨液相色谱质谱联用系统能够对复杂的蛋白质组学样品进行高通量分析,并能同时提供高质量的定性和定量结果。为评估这款仪器的性能,设计基于纳升液相色谱和TripleTOF 5600联用系统的一系列实验。首先,应用这一拥有高分辨率、高灵敏度和高质量准确度的系统对酵母细胞裂解物的胰酶消化产物进行分析。实验中采用每秒最多采集50幅串联质谱谱图的信息相关采集模式,单次LC-MS/MS实验就鉴定10179条独特肽段和1174种蛋白(at 1%global false discoveryrate)。而实际达到平均每秒34幅串联谱图的采集速度是在单次实验获得如此优异的鉴定结果的决定性因素。此外,也对一组含有5种已知蛋白以及部分重同位素标记肽段的样品进行分析,以检验TripleTOF 5600的定量能力。实验中这5种蛋白质都获得很高的序列覆盖率,其中进样量仅有100amol的Peroxiredoxin 1蛋白的序列覆盖率也高达53%。而测试中得到肽段的平均质量偏差仅为1.7 ppm,展示TripleTOF 5600的高质量准确度和稳定性。此外还获得高度准确的定量结果,充分证明TripleTOF 5600能够提供三重四极杆系统级别的定量结果。     

Quantitative mass spectrometry to investigate epidermal growth factor receptor phosphorylation dynamics

Identifying proteins of signaling networks has received much attention, because an array of biological processes are entirely dependent on protein cross-talk and protein-protein interactions. Protein posttranslational modifications (PTM) add an additional layer of complexity, resulting in complex signaling networks. Of particular interest to our working group are the signaling networks of epidermal growth factor (EGF) receptor, a transmembrane receptor tyrosine kinase involved in various cellular processes, including cell proliferation, differentiation, and survival. Ligand binding to the N-terminal residue of the extracellular domain of EGF receptor induces conformational changes, dimerization, and (auto)-phosphorylation of intracellular tyrosine residues. In addition, activated EGF receptor may positively affect survival pathways, and thus determines the pathways for tumor growth and progression. Notably, in many human malignancies exaggerated EGF receptor activities are commonly observed. An understanding of the mechanism that results in aberrant phosphorylation of EGF receptor tyrosine residues and derived signaling cascades is crucial for an understanding of molecular mechanisms in cancer development. Here, we summarize recent labeling methods and discuss the difficulties in quantitative MS-based phosphorylation assays to probe for receptor tyrosine kinase (RTK) activity. We also review recent advances in sample preparation to investigate membrane-bound RTKs, MS-based detection of phosphopeptides, and the diligent use of different quantitative methods for protein labeling.     

衍生化技术在MALDI质谱成像中的应用进展

近年来，基质辅助激光解吸离子化（matrix-assisted laser desorption ionization, MALDI）质谱成像（mass spectrometry imaging, MSI）技术发展迅速，在很多领域均有广泛应用。质谱成像技术虽然可以同时得到上百个化合物的数据，但是对于低丰度、离子化效率低和易受基质峰干扰的化合物的成像分析仍然极具挑战。为了提高质谱成像中目标分子的信号响应，将原位衍生化方法应用于质谱成像技术中是非常必要的。衍生化方法与质谱成像的结合已成功实现了不同类型目标分析物的成像分析，且均展现了优异的效果。本文综述了样本上原位衍生化方法在MALDI质谱成像中的应用，包括用于含有羧基、氨基、醛基等活性基团的目标分子的衍生化试剂和衍生化反应，以及衍生化的基质选择和试剂的涂覆装置，并展望了衍生化方法结合MALDI质谱成像技术的发展趋势。     

基于纸喷雾离子化衍生质谱法快速检测PM2.5中的醌污染物

醌类化合物是PM2.5中的一类有害物质。本研究建立了纸喷雾离子化衍生质谱法快速测定PM2.5中的醌类污染物。通过衍生化反应在醌化合物中引入氨基，提高醌在纸喷雾中的离子化效率。随后对衍生化试剂种类、电压、喷雾溶剂种类等反应条件进行优化。在最优实验条件下，采用内标法定量分析1,4-苯醌、甲基对苯醌、1,4-萘醌和1,4-蒽醌，4种化合物均呈现较好的线性关系，其检出限分别为4.49、20.89、0.13、0.17 ng。利用该方法分析PM2.5实际样品中的萘醌和蒽醌，均获得了较好的定性和定量结果。     

生物样品中醇类代谢物的化学衍生化质谱分析方法研究进展

生物样品的代谢组学是近年来质谱领域的研究热点。醇类代谢物是生物样品非常重要的一类代谢物,主要包括脂肪醇、糖类、酚类、甘油酯类以及甾醇等。这些代谢物在体内承担着各种重要的生理学功能。然而,由于大多数醇类代谢物极性较低,缺乏易于离子化的基团,其在质谱领域的研究比胺类、酸类等代谢物少。化学衍生化技术通过设计靶向某官能团的有机化学试剂与样品中目标代谢物发生衍生化反应,从而将衍生化试剂基团加载于待测物的分子骨架中。通过衍生化试剂基团的加入,可以改变待测物的理化性质,大幅改善其在质谱中的离子化效率,从而建立快速灵敏的代谢物检测方法。将化学衍生化技术应用于醇类代谢物的质谱检测分析中,能够改善其质谱行为,为醇类代谢物的生理学和病理学研究提供帮助。本综述对近年来报道的醇类代谢物的化学衍生化反应进行整理和归纳,并介绍基于这些衍生化反应开发的针对醇类代谢物的定性定量及快速筛查方法。