铂基抗癌药物与蛋白质配位键相互作用质谱研究新进展

顺铂及其类似物广泛应用于肿瘤的临床治疗,静脉注射顺铂后,药物通过血液传输进入细胞并最终到达细胞核作用于DNA,这一过程中,大部分的铂与血液及细胞中的蛋白质通过配位键结合,对药物的运输、代谢、累积分布和毒副作用及其生物利用度等起着决定性作用。因此,研究铂类药物与蛋白质的结合行为具有重要意义。质谱作为一种高效的蛋白质分析技术,具有灵敏度高、通量大、耗样量小、精度高等优势,在铂类药物与蛋白质相互作用研究领域发挥着重要作用。本文从Pt(Ⅱ)配合物的配位化学原理出发,阐明铂药发挥抗癌作用的可能机制。同时,着重总结、评述不同类型质谱分析方法探索铂-蛋白质配位相互作用的最新进展,归纳铂类药物在体内可能通过配位键结合的氨基酸侧链和对应的蛋白质。以顺铂为代表的Pt(Ⅱ)金属抗癌药物,最容易结合含有S供体的半胱氨酸、甲硫氨酸和含有咪唑基团的组氨酸等氨基酸侧链。同时,酪氨酸、丝氨酸、苏氨酸、谷氨酸和天冬氨酸等含羟基或羧基侧链的氨基酸也能与Pt(Ⅱ)结合。由于巯基或咪唑侧链可能处于很多蛋白质的重要活性位点或金属结合域,因此,铂类化合物的结合可能直接导致这些蛋白质的活性下降,从而对细胞内的生物过程产生复杂而深远的影响,加强或降低铂类抗癌药物的活性,或产生毒副作用和耐药性。因此,深入研究铂类药物与蛋白质的相互作用,将进一步加深对铂类抗癌药物代谢途径和毒性机制的认识,有助于设计合成更低毒、高效的金属类抗癌药物。     

质谱技术在中药小分子与生物大分子相互作用研究中的应用

中药发挥药理作用具有多组分,多靶点的重要特点。研究中药化学成分与生物大分子之间的相互作用不仅能够为阐明中药发挥药理作用的机理和物质基础提供科学依据,而且能够为新药设计提供理论指导。软电离质谱技术,尤其是电喷雾质谱(ESI-MS)和基质辅助激光解吸电离质谱(MALDI-MS)在一定条件下能够使药物与生物大分子形成的复合物完整地转移到气相中并被检测到,在中药小分子与生物大分子相互作用的研究中具有很大的优势。同时,色谱-质谱联用技术在中药复杂体系与生物大分子相互作用的研究中也显示出很大的应用潜力。本文介绍了质谱技术在药物与生物大分子相互作用研究中的应用原理,并总结了近年来软电离质谱技术在中药小分子与生物大分子相互作用研究中的应用。     

毛细管电泳-质谱联用技术及其在药物和生物分析中的应用

毛细管电泳-质谱（CE-MS）联用技术是在液相色谱-质谱联用技术基础上发展起来的一项新型分析技术,它结合了毛细管电泳具有的分离效率高、分离速度快、样品消耗量少以及质谱检测具有的高灵敏度和强结构解析能力等优点,现已成为倍受分析化学工作者关注的新型微量分析技术。目前,CE-MS联用技术是中药有效成分分析,体内药物分析以及生物样品,如氨基酸、多肽、蛋白质和多糖等分析的重要手段。本文对CE-MS联用技术中同轴鞘流及无鞘流纳流电喷雾等几种接口装置的研究进展,CE-MS技术在中药活性成分分析及多级质谱结构解析以及氨基酸、多肽及蛋白质等生物样品分析中的应用研究进行了综述,并对该技术的发展进行了展望。     

新型蛋白质结构分析手段——氢氘交换质谱技术进展

氢氘交换质谱法是一种研究蛋白质空间构象的质谱技术。它在蛋白质结构及动态变化研究、蛋白质相互作用位点发现、蛋白表位及活性位点鉴定方面有着广泛的应用。随着氢氘交换质谱技术的不断发展,它正在成为结构生物学家及生物药物研发的重要手段。     

蛋白质组与生物质谱技术

蛋白质组是基因组研究的继续。蛋白质组的研究是为了识别及鉴定一个基因组、一个细胞或组织所表达的全部蛋白质以及它们的表达模式。以基质辅助激光解吸附飞行时间质谱和电喷雾质谱为代表的现代生物质谱技术,为蛋白质组的研究提供了必要的技术手段,被称为蛋白质组研究的三大关键性支撑技术之一。而质谱—质谱联用、质谱与其它技术联用以及高产出筛选技术的应用和发展,将使蛋白质组的研究在高准确度、高灵敏度以及大规模化水平上的发展成为可能。     

非变性离子淌度质谱在蛋白质结构及构象疾病研究方面的应用

离子淌度质谱技术可以分离空间尺寸或构象不同的离子,能够在近似生理条件下表征蛋白质及其复合物的构象,可提供蛋白质及其复合物的构象稳定性及异质性、化学计量比等多重信息,已成为蛋白质构象及蛋白质-配体相互作用研究的重要手段。非变性离子淌度质谱还具有灵敏捕获蛋白质构象动态转变的特点,适用于低浓度、高异质性的蛋白混合物分析。本文综述了离子淌度质谱的基本原理、获取数据及信息形式、以及在蛋白质构象及蛋白质-配体相互作用研究领域的应用进展,重点关注其在蛋白质错误折叠、聚集动力学及与配体相互作用的应用研究。     

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...     

非变性质谱相关技术的研究进展

蛋白质与其他分子的相互作用几乎在所有的生命活动中起着核心调控作用,这些相互作用力和形成的蛋白质复合物是现代生命科学的研究重点。由于传统的生物物理技术对蛋白质复合物和相互作用的研究存在样品纯度要求高的限制,因此迫切需要新技术的出现,为结构生物学和相互作用组学的研究提供补充。质谱技术可以从原理上对混合样品进行检测,降低对样品纯度的要求,其中非变性质谱展现出强大的连接与互补作用。本文从样品制备、离子源、质量分析器、质谱联用技术等4方面介绍非变性质谱相关技术及近年来的研究进展,并总结分析未来面临的挑战以及发展方向。     

非变性结构质谱在蛋白提取、离子源开发与构象解析方面的研究进展

非变性条件下的蛋白质研究可以提供更准确的高级结构信息,为“序列-结构-功能”关系解析提供更接近生理条件的分子基础。非变性质谱(native MS)是在非变性条件下对目标蛋白质进行质谱分析的技术。近年来,非变性质谱在蛋白构象、蛋白质非共价相互作用以及蛋白质组装复合物等高阶结构解析中发挥着不可替代的作用,并逐渐成为结构生物学研究的重要支撑方法之一。本文总结了非变性结构质谱在蛋白提取、离子源开发与构象解析方面的发展现状,并提出了非变性结构质谱领域现阶段的技术瓶颈与潜在的解决策略,主要包含原位分析能力和结构分辨率的提升这两方面。     

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。     

Applications and advancements of FT-ICR-MS for interactome studies

The set of all intra- and intermolecular interactions, collectively known as the interactome, is currently an unmet challenge for any analytical method, but if measured, could provide unparalleled insight on molecular function in living systems. Developments and applications of chemical cross-linking and high-performance mass spectrometry technologies are beginning to reveal details on how proteins interact in cells and how protein conformations and interactions inside cells change with phenotype or during drug treatment or other perturbations. A major contributor to these advances is Fourier transform ion cyclotron resonance mass spectrometry (FT-ICR-MS) technology and its implementation with accurate mass measurements on cross-linked peptide-pair precursor and fragment ions to enable improved identification methods. However, these applications place increased demands on mass spectrometer performance in terms of high-resolution spectral acquisition rates for on-line MSⁿ experiments. Moreover, FT-ICR-MS also offers unique opportunities to develop and implement parallel ICR cells for multiplexed signal acquisition and the potential to greatly advance accurate mass acquisition rates for interactome studies. This review highlights our efforts to exploit accurate mass FT-ICR-MS technologies with chemical cross-linking and developments being pursued to realize parallel MS array capabilities that will further advance visualization of the interactome.     

液相色谱-质谱联用技术在药物代谢产物鉴定中的应用

药物代谢研究贯穿药物开发的整个过程。生物基质中药物代谢产物的快速、准确鉴定有助于理解药物或候选化合物的生物转化途径,确定代谢软位点,从而帮助优化先导物结构,筛选出具有更高代谢稳定性的药物。利用亲核性捕获试剂开展体外代谢实验,检测反应性代谢产物的生成,相关结果可以帮助规避候选化合物进入临床后可能产生的毒性风险。由于液相色谱-质谱联用技术（LC/MS）具有分析通量高、检测灵敏度高、选择性好、能提供丰富的结构相关信息等优点,其在药物代谢研究中的作用越来越重要。本工作综述了近年来作者所在实验室采用LC/MS法开展的药物代谢产物鉴定研究,提出了基于LC/MS技术的药物代谢产物鉴定研究的基本流程和药物在人体内的主要代谢产物,可为临床药动学研究和药物相互作用研究提供数据基础。     

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。     

The application of inductively coupled plasma mass spectrometry in clinical pharmacological oncology research

Metal-based anticancer agents are frequently used in the treatment of a wide variety of cancer types. The monitoring of these anticancer agents in biological samples is important to understand their pharmacokinetics, pharmacodynamics, and metabolism. In addition, determination of metals originating from anticancer agents is relevant to assess occupational exposure of health care personnel working with these drugs. The high sensitivity of inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS) has resulted in an increased popularity of this technique for the analysis of metal-based anticancer drugs. In addition to the quantitative analysis of the metal of interest in a sample, ICP-MS can be used as an ultrasensitive metal selective detector in combination with speciation techniques such as liquid chromatography. In the current review we provide a systematic survey of publications describing the analysis of platinum- and ruthenium-containing anticancer agents using ICP-MS, focused on the determination of total metal concentrations and on the speciation of metal compounds in biological fluids, DNA- and protein-adducts, and environmental samples. We conclude that ICP-MS is a powerful tool for the quantitative analysis of metal-based anticancer agents from multiple sample sources.     

牛血清白蛋白与柚皮素复合物的非变性质谱研究

血清白蛋白是血液中最丰富的蛋白,研究其与药物的结合情况对了解药物在体内的运输和分布具有重要意义。本研究以柚皮素为模型药物,采用非变性质谱法研究牛血清白蛋白（BSA）与柚皮素的相互作用情况。结果表明,BSA与柚皮素形成了化学计量比为1∶1和1∶2的非共价复合物,二者亲和力较强（平衡解离常数Kd1=（7.82±0.03） μmol/L,Kd2=（9.63±0.02） μmol/L),结合速度快,5 min左右即可达到饱和。该方法具有操作简便、检测快速、样品消耗量小、无需标记等优点,可为其他药物与血清白蛋白的相互作用研究提供参考。     

质谱法在药物立体异构体区分中的应用及发展

质谱法广泛应用于化学、生命科学、药学等领域,能够提供分子质量信息,有助于未知物结构的解析,具有分辨率高、信息量大、样品用量少、灵敏快速等优点,在测定有机化合物精确分子质量、结构解析、反应机理等方面发挥着重要的作用。手性药物是药学领域的一个研究热点,近年来质谱法逐渐被用于药物手性杂质区分中,而且随着质谱技术的不断发展和改进,其在手性区分和分析中越来越受关注。本工作主要介绍了质谱法在手性药物立体异构体杂质分析中的应用及发展历程,阐述了各类质谱技术用于手性异构体分析的原理和特点,其中详细举例介绍了质谱动力学方法和离子淌度质谱方法在手性杂质分析中的应用。通过对比分析目前已有的各类手性分析方法的优缺点,说明利用质谱法实现手性异构体的区分和定量测定具有明显的优势。质谱法用于药物手性异构体的分离具有快速、不需要复杂的样品前处理和昂贵的手性柱等特点,极大地提高了手性药物分析的效率和准确度。随着质谱分析技术的迅速发展,质谱法将在多手性中心药物的手性杂质分离和生物大分子分析（如多糖、多肽）等领域发挥巨大潜能。